Впервые выполнены прямые наблюдения квантовых флуктуаций

Сотрудник французского Института оптики Жюльен Армийо впервые выполнил прямые наблюдения квантовых флуктуаций в атомарном газе, сообщает «Компьюлента» со ссылкой на публикацию в журнале Physical Review Letters. Как известно, квантовые («нулевые») флуктуации сохраняются даже при температуре T = 0, где классическая термодинамика предсказывает отсутствие каких бы то ни было возбуждений. Необходимость сохранения квантовой системой некоторой конечной энергии в основном состоянии — прямое следствие принципа неопределённости Гейзенберга, и доказать это совсем не…

Сотрудник французского Института оптики Жюльен Армийо впервые выполнил прямые наблюдения квантовых флуктуаций в атомарном газе, сообщает «Компьюлента» со ссылкой на публикацию в журнале Physical Review Letters.

Как известно, квантовые («нулевые») флуктуации сохраняются даже при температуре T = 0, где классическая термодинамика предсказывает отсутствие каких бы то ни было возбуждений. Необходимость сохранения квантовой системой некоторой конечной энергии в основном состоянии? прямое следствие принципа неопределённости Гейзенберга, и доказать это совсем не трудно. Действительно, отсутствие энергии означало бы, что у объекта точно заданы и импульс (нулевой), и координата (соответствующая точке минимума потенциальной энергии), а такая комбинация не удовлетворяет соотношению неопределённостей.

В привычных для человека диапазонах размеров и температур нулевые флуктуации себя не проявляют. Однако без учёта этого феномена невозможно описать многие «тонкие» физические эффекты вроде излучения Хокинга (испускания элементарных частиц чёрными дырами), лэмбовского сдвига (смещения уровней энергии связанных состояний электрона во внешнем поле) или неоднократно упоминавшихся нами сил Казимира? Полдера. Регистрируя такие эффекты, учёные косвенно подтвердили истинность теории квантовых флуктуаций.

Г-н Г-н Армийо пошёл по другому пути и разработал оригинальную методику прямого обнаружения флуктуаций при наблюдении за охлаждёнными атомами рубидия 87Rb, захваченными в микромагнитные ловушки. Давно установлено, что нулевые флуктуации играют особенно важную роль в низкоразмерных системах (к примеру, в одномерном случае они могут разрушить дальний порядок и препятствовать бозе-эйнштейновской конденсации даже при T = 0), а потому в экспериментах создавался одномерный атомарный газ.

Охладив атомы, автор определял, насколько хорошо разные участки одномерного облака газа поглощают излучение. Эта операция повторялась несколько сотен раз, после чего г-н Армийо высчитывал флуктуации плотности облака относительно его средней плотности. Такие флуктуации отражали присутствие волн плотности (фононов).

Поскольку температура в опытах снижалась «всего лишь» до 4,7 нК, необходимо было придумать, как отличать обычные тепловые фононы от квантовых. Решение задачи оказалось довольно простым: учёные воспользовался тем, что амплитуды квантовых и тепловых флуктуаций по-разному зависят от характерного масштаба длин, на котором исследуется система. Увеличивая этот масштаб? объединяя данные по соседним пикселам на снимках газового облака? и оценивая флуктуации плотности в новых условиях, он доказал, что результаты опыта нельзя представить в чисто классическом виде.

Армийо пошёл по другому пути и разработал оригинальную методику прямого обнаружения флуктуаций при наблюдении за охлаждёнными атомами рубидия 87Rb, захваченными в микромагнитные ловушки. Давно установлено, что нулевые флуктуации играют особенно важную роль в низкоразмерных системах (к примеру, в одномерном случае они могут разрушить дальний порядок и препятствовать бозе-эйнштейновской конденсации даже при T = 0), а потому в экспериментах создавался одномерный атомарный газ.

Охладив атомы, автор определял, насколько хорошо разные участки одномерного облака газа поглощают излучение. Эта операция повторялась несколько сотен раз, после чего Армийо высчитывал флуктуации плотности облака относительно его средней плотности. Такие флуктуации отражали присутствие волн плотности (фононов).

Поскольку температура в опытах снижалась «всего лишь» до 4,7 нК, необходимо было придумать, как отличать обычные тепловые фононы от квантовых. Решение задачи оказалось довольно простым: учёные воспользовался тем, что амплитуды квантовых и тепловых флуктуаций по-разному зависят от характерного масштаба длин, на котором исследуется система. Увеличивая этот масштаб? объединяя данные по соседним пикселам на снимках газового облака? и оценивая флуктуации плотности в новых условиях, он доказал, что результаты опыта нельзя представить в чисто классическом виде.

«Газета.Ru»

Источник: www.gazeta.ru

Лётчики ВВО впервые выполнили ночные полёты на бомбардировщиках Су-34
Экипажи многофункциональных истребителей-бомбардировщиков Су-34 авиаполка Восточного округа, дислоцирующегося в Хабаровском крае, впервые выполнили лётно-тактические задания в ночное время, сообщает пресс-служба ВВО.

На Камчатке ракетчики ТОФ впервые выполнили стрельбы из ЗРПК «Панцирь С1»
Ракетное подразделение камчатской группировки ТОФ впервые выполнили стрельбы из зенитного ракетно-пушечного комплекса «РанцирьС1», поступившего на вооружение в текущем году, передаёт РИА Новости сообщение представителя ВВО Владимира Матвеева.

F-35B впервые выполнил ночную посадку на палубу корабля
Летчик-испытатель Корпуса морской пехоты США впервые выполнил ночную посадку истребителя с укороченным взлетом и вертикальной посадкой F-35B на палубу универсального десантного корабля USS Wasp, сообщает flightglobal.

Истребитель F-35 впервые выполнил вертикальный взлет
Истребитель пятого поколения F-35B Lightning II, разработанный американской компанией Lockheed Martin, впервые выполнил вертикальный взлет.


  • Флуктуация,
  • Плотность,
  • Облако,
  • Энергия,
  • Отсутствие
Комментировать публикацию через Постсовет:
Комментарии (0) RSS свернуть / развернуть

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.


Комментировать публикацию через Вконтакте: