Левитирующие алмазные наночастицы позволили ученым измерить величину торсионных колебаний и проверить основные принципы квантовой теории

Левитирующие алмазные наночастицы позволили ученым измерить величину торсионных колебаний и проверить основные принципы квантовой теории

Исследователи из университета Пурду (Purdue University) при помощи луча лазерного света вынудили левитировать маленькие алмазные наночастицы в вакуумной камеры. Эти наночастицы, размер которых образовывает порядка 100 нанометров, что сопоставимо с размерами вирусов, являются элементом очень чувствительного датчика. И при помощи этого датчика ученым в первый раз в истории удалось измерить значение так называемых «торсионных колебаний», каковые являются отражением некоторых явлений из области квантовой механики.

По сути, этот опыт есть наноразмерным повторением опыта 1798 года, выполненного английским ученым-физиком Генри Кавендишем (Henry Cavendish), нацеленным на измерение значения гравитационной постоянной. В собственном опыте Кавендиш закрепил и уравновесил две свинцовые сферы на краях коромысла. Это коромысло было подвешено на долгом и узком проводе, по окончании чего к свинцовым сферам были подведены жестко закрепленные свинцовые сферы еще большего размера.

Сила гравитационного притяжения громадных сфер, действующая на малые сферы, вынудила коромысло повернуться около оси, скручивая провод. И по величине этого скручивания было вычислено значение гравитационных сил и постоянной.

В новом опыте наночастицы, имеющие продолговатую форму и поднятые при помощи луча лазерного света, являлись аналогами коромысла опыта Кавендиша, а фактически луч лазера выступал в роли провода, на котором было подвешено коромысло.

«Изменение ориентации нанокристалла бриллианта приводило к изменению поляризации луча лазерного света» – говорит Тонгкэнг Ли (Tongcang Li), исследователь из университета Пурду, – «Малые размеры нанокристалла, глубокий вакуум и низкая температура, при которых проводился этот опыт, разрешили нам произвести измерения, точность которых многократно превышает точность аналогичных измерений, сделанных ранее. И эта точность уже разрешает нам изучать и изучить явления не только из области простой физики, но и из области квантовой механики».

«Это есть первым разом в истории науки, в то время, когда нам удалось следить за торсионными (вращательными) перемещениями наночастицы, которая представляет собой высокочувствительный датчик» – говорит Тонгкэнг Ли, – «С его помощью мы можем измерять вращающий момент от перемещения единственного электрона либо протона».

Возможности, предоставляемые новым нанокристаллическим датчиком, разрешат ученым глубже вникнуть в причудливые изюминки квантового мира, а с практической точки зрения, такие датчики смогут стать базой разработок квантовых вычислений и базой датчиков, создающих сверхвысокоточные измерения более классических физических размеров. Но, для реализации всего вышеперечисленного потребуется дополнительное охлаждение нанокристалла бриллианта чтобы он перешел в так именуемое «стандартное квантовое состояние», состояние, в то время, когда его перемещениям не буду мешать личные прочие помехи и тепловые шумы.

Тайны квантовой физики

Статьи, которые будут Вам интересны: