Новости и события » Общество » Ученые впервые испытали квантовый эффект, позволяющий сделать материю невидимой

Ученые впервые испытали квантовый эффект, позволяющий сделать материю невидимой

Ученые впервые испытали квантовый эффект, позволяющий сделать материю невидимой

Физики Массачусетского технологического института (МТИ) впервые на практике добились эффекта, предсказанного более 30 лет назад. Охладив газ до сверхнизкой температуры и сжав его лазером, ученые увидели, что он "стал полупрозрачным" - перестал отражать и рассеивать часть падающего на него света. Таким способом можно довести материю до полной невидимости, рассказывают ученые в трех статьях в журнале Science.

Эффект основан на принципе запрета Паули - законе квантовой механики, который отражает неспособность некоторых элементарных частиц "становиться неотличимыми друг от друга". Такие частицы называются фермионами - к ним, например, относятся протоны, нейтроны и электроны, из которых состоят атомы, а также сами атомы многих веществ.

Фермионы не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии - иметь одинаковую энергию, расположение в пространстве, и другие свойства. Благодаря этому может существовать твердое вещество, занимающее некоторый объем. В ином случае все предметы проваливались бы сквозь поверхности, да и сами предметы не могли бы образоваться - не существовало бы атомов в привычном виде, потому что все электроны падали бы на самую нижнюю орбиту, а ядра атомов сжались бы в нечто неосязаемое вроде света.

Однако даже фермионы можно принудить к максимальной "похожести" друг на друга. Для этого нужно охладить их до температур, близких к абсолютному нулю, который равен −273,15 °C, и максимально сблизить друг с другом. Тогда фермионы, лишившись почти всей своей энергии и попав в "плотную толпу", буквально не смогут дернуться ни туда, ни сюда. Это состояние называется блокировкой Паули, и оно лишает фермионы способности поглощать или отражать свет.

Любое вещество поглощает или отражает свет потому, что его атомы могут поглощать и переизлучать фотоны (частицы света). При поглощении фотона атом получает его энергию, чуть "пошатываясь" при этом - как тяжелый грузовик немного сдвигается с места, когда в него врезается легковая машина. Но под блокировкой Паули атому некуда "пошатнуться", поэтому он не может поглотить фотон - его энергию просто "некуда втиснуть". Так что фотоны начинают свободно пролетать сквозь атомы - по сути, вещество становится прозрачным.

Работоспособность этой концепции подтвердили физики МТИ. Они охладили облако из атомов лития до −273.14998 °C и сфокусированным лазерным лучом довели его до плотности в один квадриллион частиц на кубический сантиметр. Другим лазером ученые измерили уровень поглощения и отражения света облаком - так, чтобы не изменить его температуру. Оказалось, что вещество стало на 38% "прозрачнее", чем при комнатной температуре - в полном соответствии с теоретическими расчетами.

Как сообщают авторы исследования, с помощью блокировки Паули можно не только создавать полупрозрачные или даже невидимые материалы, но и решить одну из главных проблем квантовых компьютеров - избавить их от "порчи" кубитов из-за квантовой декогеренции. Если поместить кубиты под блокировку Паули, они начнут игнорировать частицы, прилетающие из внешней среды, и перестанут терять свои квантовые свойства.


В Днепропетровской области женщина избила гинеколога: что случилось

В Днепропетровской области женщина избила гинеколога: что случилось

В Никополе Днепропетровской области мать четырех детей избила врача-гинеколога, потому что она отказалась сделать аборт ее подруге. Женщину оштрафовали. Мать пришла на прием в гинекологическое отделение Никопольской городской больницы № 4 вместе со своей...

сегодня 03:34

загрузка...


загрузка...

Свежие новости Украины на сегодня и последние события в мире экономики и политики, культуры и спорта, технологий, здоровья, происшествий, авто и мото

Вверх