Физики экспериментально доказали, что существует предел скорости в квантовом мире

21:30, 03 Мар, 2021
Анна Федорова

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.

Поделитесь этой новостью
Комментарии (0)

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *