Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

A kvantumvilág élőhalott macskái

  • Dátum | 2012.10.14 14:39
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

Az elmúlt héten bejelentették 2012 Nobel-díjasait. A fizika területén Serge Haroche és David J. Wineland részesült a kitüntetésben, amiért egymástól függetlenül olyan alapvető módszereket fedezetek fel és fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik az egyes részecskék mérését és manipulálását azok kvantumállapotának befolyásolása nélkül. Ezzel olyasmit valósítottak meg, ami sokáig elképzelhetetlennek tűnt.

A két kutató új korszakot nyitott a kvantumfizikai kísérletek világában, mivel általuk lehetővé vált a kvantumrendszerek közvetlen megfigyelése azok megzavarása nélkül. Munkásságuk az első lépést jelenti az újfajta, szupergyors kvantumfizikán alapuló számítógépek megvalósulása felé, valamint olyan, rendkívül precíz órák megalkotásához vezetett, amelyek több mint százszor pontosabb működésre képesek, mint a jelenleg használatos atomórák.

A fény vagy az anyag egy-egy részecskéjének viselkedését már nem képes leírni a klasszikus fizika, mivel ezen a szinten már a kvantummechanikai hatások kerülnek előtérbe. Egy darab részecskét azonban nem könnyű környezetétől elkülönítve vizsgálni, viszont rögtön elveszíti adott kvantumállapotát, ha interakcióba kerül valamivel. Ennek köszönhető, hogy számos kvantumszinten folyó különleges folyamat nem figyelhető meg közvetlenül, hanem a kutatók csak úgynevezett „gondolatkísérletek” révén igyekeznek megfejteni, hogy mi állhat az adott jelenség hátterében.

Serge Haroche (jobbra)
Serge Haroche (jobbra)

Mindkét idei díjazott a kvantumoptika területén tevékenykedik, vagyis a fény és az anyag közötti alapvető interakciókat vizsgálják. Ez a tudományterület óriási fejlődésen ment át a nyolcvanas évek óta. David Wineland elektromos töltéssel rendelkező atomokat ejt csapdába, majd fotonok segítségével befolyásolja és méri ezek állapotát. Serge Haroche ennek pontosan az ellenkezőjét teszi: izolált fotonokat kontrollál és vizsgál olyan módon, hogy atomokat küld keresztül a csapdán.

Wineland boulderi laboratóriumában a vizsgálni kívánt ionokat egy elektromos mező tartja egy helyben. A kísérletek extrém alacsony hőmérsékleten és vákuumban zajlanak. A kutató sikerének egyik titka a lézernyalábok és lézerpulzusok rendkívül kifinomult alkalmazásában rejlik. Egy lézernyaláb segítségével elnyomja az ion hőmozgását, ezzel a legalacsonyabb energiaállapotba taszítva a részecskét. Egy precízen hangolt lézerpulzus alkalmazásával az ion a szuperpozíció állapotába juttatható, vagyis két energiaállapot közötti kevert állapotba kerül, amelyek közül egyenlő eséllyel köthet ki bármelyikben.

David J. Wineland
David J. Wineland

Haroche és kollégái némileg más, mégis hasonló módszereket alkalmaznak a kvantumvilág titkainak felderítésére. Párizsi laboratóriumukban mikrohullámú fotonok pattognak oda és vissza két, egymástól három centiméterre elhelyezett tükör között. A tükrök szupravezető anyagból készülnek, és az egész kísérlet közel az abszolút nulla fokhoz zajlik. A szupravezető tükrök visszaverő képessége egyedülálló: egyetlen foton majdnem egy tizedmásodpercig utazik ide-oda az üregben, mielőtt elveszne vagy elnyelődne. Ez azt jelenti, hogy ezek egy-egy részecske élettartama folyamán összesen közel 40 ezer kilométert tesz meg az aprócska térben.

Ezeket a fotonokat hosszú életük során többféleképpen lehetséges befolyásolni. Haroche erre különleges, Rydberg-atomnak nevezett atomokat használ. A Rydberg-atomok rendkívül nagy méretűek, sugaruk eléri a 125 nanométert, ami ezerszerese az átlagos atoménak, és további különlegességük, hogy egyetlen elektron kering a legkülső pályájukon. Ezeket az atomokat küldik be óvatosan megválasztott sebességgel, egyesével a rezonátorüregbe, így a fotonnal történő interakció kontrollált körülmények között zajlik.

A Rydberg-atom áthalad az üregen, majd távozik, a fotont hátrahagyva a csapdában. A fotonnal való találkozás fáziseltolódást okoz az atom kvantumállapotában, és ez a változás mérhető, amint az atom kilép az üregből. Ha van fáziseltolódás, akkor van foton a két tükör között, ha viszont nincs változás az atom állapotában, akkor nem tartózkodott foton a csapdában. Haroche ilyen módon képes egyetlen foton mérésére annak elpusztítása nélkül. 

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 4.
    2012. 11. 12. 14:35
    Akkor most megtudhatjuk a kétrés kísérletben melyik foton melyik résen haladt át?
  • 3.
    2012. 10. 15. 20:23
    Nem az a lényeg hogy a lehallgatás lehetséges avagy sem, hanem hogy nyom nélkül nem lehet megismerni az állapotot.
  • 2.
    2012. 10. 15. 08:18
    Nagyon ugy tunik... Bar azert, technikailag kitelepulni egy lehallgatashoz szupravezetokkel es orias atomokkal, meg szobanyi lezerekkel eleg feltuno lehet. :-)
  • 1.
    2012. 10. 14. 16:52
    Akkor mégsem lesz lehallgathatatlan a kvantumparitáson alapuló távközlés? Bár enélkül is lehallgatható lett volna, hiszen egy kvantumpár állhat 3 tagból is.