21:30 / 03.03.2021 / Елена Мишина Наука ученые

Физики экспериментально доказали, что существует предел скорости в квантовом мире

Москва, 18.04.2021, 20:50:50, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Елена Мишина.

Для физиков из университетов в Бонне, Массачусетсе, а также в Гамбурге и Кельне стало настоящим открытием, что в квантовом мире существует определенный предел скорости. О результатах их совместного труда было опубликовано немало статей в журналах физического сообщества Америки.

Какой наглядный пример помогает лучше разобраться в квантовых скоростях



Экспертами был проведен научный эксперимент. Понять его принцип поможет наглядный пример. Допустим, что одному официанту в преддверии праздника Нового года нужно к полуночи принести поднос, полностью заставленный шампанским.

Ему приходится очень быстро передвигаться от одного гостя к другому. Официант смог сделать все умело и не пролил ни одной капли шампанского. За долгие годы работы официантом, мужчина выработал одну хитрость – если ускорять свои шаги и при этом слегка наклонять поднос, шампанского не выльется. Подходя к столику, он замедляет свой ход, при этом его поднос немножко наклоняется в противоположный бок.

 

Атомы имеют нечто общее с шампанским. Они подходят под описание материальных волн. Эти волны ведут себя как жидкостные. Поэтому, каждому следует вести себя как тот умелый официант, если желает быстро перевести атомы в другое место.

По словам доктора наук Андреа Альберти, для всех квантовых скоростей тоже имеется предел.

К какому выводу пришли физики, проведя квантовый эксперимент

Благодаря многочисленным научным экспериментам, ученым удалось выяснить, где все-таки находится этот предел скорости.

Исследователи решили воспользоваться атомом цезия и двумя лазерными лучами. Эти лучи были направлены противоположных направлениях относительно друг друга. В результате образовавшейся интерференции, была получена световая волна. Она была схожа «на горы, сменяющиеся долинами».

«Мы решили погрузить атом цезия в одну так называемую долину, — объяснял эксперимент доктор наук, — А потом заставили двигаться стоячую волну. В результате, долина сместилась. Что и требовалось доказать! Мы смогли переместить атом с огромной скоростью куда захотели. При этом он находился в «долине».

О том, что в квантовом мире существуют пределы скорости, физики давно узнали. Это произошло примерно 60 лет назад еще в СССР. Советские исследователи Леонид Мандельштам и Игорь Тамм теоретически доказали, что на скорость квантовых частиц влияет неопределенность энергии. Иными словами, чем большей «свободой» обладает квантовая частица, тем быстрее она может двигаться. А если это отнести к передвижению атома, то правило будет звучать так: чем глубже так называемая долина, в которой находится атом, тем с большей скоростью он сможет переноситься.

Какие обстоятельства необходимы для достижения предела квантовой скорости

«Все же у нас не получится образовать бесконечно глубокую «долину», — заявил Андреа Альберти. — Для этого потребовалась бы слишком огромная энергия».

Чтобы достичь предела скорости, нужны определенные обстоятельства. Это должна быть система, в которой бы существовали только два квантовых состояния.

«Этого можно достичь, когда пункты отправления и назначения расположены очень близко друг относительно друга, — объяснил физик. – В этом случае волны материи идеально перекрывают друг друга, поэтом атом сможет быть перемещен без остановок».

Все изменяется, при увеличении расстояния. Прямая телепортация невозможна, когда длина больше ширины материальной волны. Система в этом случае превращается в многоуровневую. Такие квантовые процессы будут требовать более низкое скоростное ограничение.

Стоит учесть, что квантовое состояние может продлится только коротких момент и поэтому оно само по себе очень хрупкое.

Поэтому исследователи работают над тем, каким образом более оптимально его использовать.

Комментарии

Ваше мнение

  • Астрофизики описали сценарий неизбежного конца света

    / 4:20

    Многие годы человечеством обсуждается вопрос вероятного конца света. Ученые с разных стран мира считают, что он действительно произойдет, гибель Вселенной неизбежна. Они говорят, что в космическом пространстве когда-нибудь выгорят все звезды, и не останется веществ на рождение новых объектов. ...

  • Ученые обнаружили «пятый элемент», она может изменить Вселенную

    09.04.2021 / 14:36

    Американские исследователи обнаружили новую, 5-ю силу природы. Процесс, отклоняющийся от Стандартной модели, удалось наблюдать только на уровне субатомных частиц. Ученые предполагают, что новая сила поможет лучше понять происходящие во вселенной процессы.

    О процессах, управляющих окружающими ...