Fizycy potwierdzili efekt Zenona - obserwacja pozwala zatrzymać systemy kwantowe

Kategorie: 

Źródło: Cornell University
Fizycy z Uniwersytetu Cornella potwierdzili w swoim eksperymencie kwantowy efekt Zenona - możliwość "zamrożenia" systemu kwantowego jedynie poprzez prowadzenie ciągłych obserwacji. Zjawisko to może mieć zastosowanie w przyszłych komputerach kwantowych, może doprowadzić do powstania zupełnie nowej metody kontroli i manipulacji stanów kwantowych oraz nowych rodzajów czujników.

 

Kwantowy efekt Zenona, lub kwantowy paradoks Zenona, został opisany i nazwany przez uczonych Baidyanath'a Misra i George'a Sudarshana (Uniwersytet w Teksasie) w 1977 roku. Zjawisko otrzymało swoją nazwę na cześć greckiego filozofa. W 1989 roku David Wineland, amerykański fizyk i laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, dokonał pierwszej doświadczalnej obserwacji efektu Zenona, lecz naukowcy nie byli zgodni czy przeprowadzony przez niego eksperyment potwierdził istnienie tego fenomenu.

 

Dopiero w 2001 roku, Mark Reizen z Uniwersytetu w Teksasie potwierdził zarówno efekt Zenona, jak i jego przeciwieństwo, tzw. antyefekt Zenona. Fizyk wraz ze swoim zespołem badał ultrazimne atomy sodu, których temperatura była ekstremalnie niska - poniżej 1 milikelwina.

 

Analizując pierwsze zjawisko, kwantowy efekt Zenona okazało się, że jeśli dokonujemy obserwacji systemu kwantowego co jedną milionową sekundy to zjawisko tunelowania cząstki niemal całkowicie się zatrzymuje. Lecz gdy obserwacja dokonywana jest "rzadziej", co pięć milionowych części sekundy, wtedy już następuje antyefekt Zenona a proces tunelowania przyspiesza.

Zaskakującego odkrycia dokonał również adiunkt fizyki Mukund Vengalattore, który wraz ze swoim zespołem badawczym przeprowadził eksperyment w ultrazimnym laboratorium na Uniwersytecie Cornella. Uczeni stworzyli i schłodzili gaz składający się z około miliarda atomów rubidu w komorze próżniowej i zawiesili masę między wiązkami laserowymi. Atomy organizowały się i tworzyły układ kratownicy, zachowywały się tak jakby były w ciele krystalicznym.

 

W tak niskich temperaturach atomy mogły tunelować z miejsca na miejsce z bardzo niewielką prędkością. Fizycy obserwowali je pod mikroskopem i podświetlali je przy pomocy systemu obrazowania laserowego, dzięki czemu mogli je zobaczyć. Gdy laser był wyłączony lub świecił z niską intensywnością, atomy tunelowały swobodnie, lecz gdy wiązka laserowa stała się jaśniejsza a pomiary były dokonywane częściej, prędkość tunelowania drastycznie spadła.

 

Przeprowadzenie eksperymentu było możliwe dzięki nowej technice obrazowania, która umożliwiła obserwację ultrazimnych atomów pozostawiając je w tym samym stanie kwantowym. Autor badania Mukund Vengalattore powiedział, że "mamy teraz niepowtarzalną możliwość kontrolowania dynamiki kwantowej wyłącznie dzięki obserwacji".

 

 

Źródła:

http://everything2.com/title/quantum+Zeno+effect

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.140402

http://www.news.cornell.edu/stories/2015/10/zeno-effect-verified-atoms-wont-move-while-you-watch

Ocena: 

Nie ma jeszcze ocen

Komentarze

Portret użytkownika alien

Chyba ktoś nakręcił w opisie

Chyba ktoś nakręcił w opisie eksperymentu (bo wygląda jak cud, a poza kościołem to raczej cudaków nie ma):
Tu nie chodzi o obserwowanie, tylko oddziaływanie.
Kiedy na cząsteczki zaczęto oddziaływać w pewien sposób, to nie zaobserwowano tunelowania. Kiedy zaprzestano oddziaływania, to cząsteczki "tunelowały"
 
 

Skomentuj