Bec į pagrindus | gamtos fizika

Bec į pagrindus | gamtos fizika

Anonim

Boso ir Einšteino kondensatai yra ne tik žavūs savaime, bet ir yra vertingas įrankis, leidžiantis labai tiksliai išmatuoti pagrindinius fizinius reiškinius.

Bose'o-Einšteino kondensatų (BEC) - egzotiškos materijos formos, atsirandančios, kai atomai ar molekulės ultralengvame dujų debesyje kondensuojasi į kvantinę būseną, kurioje jie elgiasi kaip vientisa visuma, tyrimas - suteikia unikalią bangos įžvalgą. kaip materijos elgesys. Tai savaime yra pakankama priežastis juos studijuoti, tačiau Davidas Harberis ir kolegos, rašydami „ Physics Review A“ , pateikia dar vieną 1 . Pasinaudodami BEC elgesio jautrumu subtiliam jo aplinkos pokyčiui, jie atlieka tiksliausią iki šiol atliktą kvantmechaninio reiškinio, žinomo kaip Kazimiro – Polderio efektas, matavimus.

Nuo seniausių laikų filosofai perkeltine prasme tvirtino, kad gamta bjaurojasi vakuumu; remiantis kvantine mechanika, taip yra. Net ir kosmoso gelmėse Heisenbergo neapibrėžtumo principas reikalauja, kad kitaip beveik tobulas vakuumas susmulkėtų su nuolatiniu virtualių dalelių burbuliavimu, iškylančiu ir išeinančiu iš egzistencijos. To pasekmė yra tai, kad dvi neutralios lygiagrečios laidžiosios plokštės yra pakankamai arti viena kitos, burbuliuojantis vakuumas tarp jų ir iš abiejų jų pusių sukurs silpną patraukliąją jėgą - tai reiškinys, žinomas kaip Kazimiro efektas 2 . Panašus efektas, žinomas kaip Kazimiro – Polderio efektas 3, sukuria jėgą tarp neutralaus atomo (arba atomų rinkimo) šalia laidžiojo paviršiaus. Nors abu efektai buvo teigiami teoriškai 1948 m., Nė vienas iš jų nebuvo eksperimentiškai patikrintas iki beveik pusantro amžiaus 4 , 5, atsižvelgiant į kruopštų eksperimento pobūdį, reikalingą išmatuoti labai mažas jų generuojamas jėgas.

Ribotas eksperimentų, skirtų patvirtinti Kazimiero ir Kazimiro-Polderio efektus, jautrumas reiškė, kad juos buvo galima išbandyti tik santykinai nedideliais atstumais. Konkrečiai dėl Kazimiro ir Polderio efekto nebuvo įmanoma ištirti numatomų jo pokyčių didesniais atstumais. Tačiau BEC atsiradimas galėtų išspręsti šį trūkumą.

BEC gali egzistuoti tik esant temperatūrai, kurios dalis yra absoliutaus nulio dalis, o jų savybės ir elgesys yra labai jautrūs aplinkos pokyčiams ir kitam išoriniam poveikiui. Šis jautrumas daro juos idealiais atlikti ypač tikslius matavimus - pradedant nuo Žemės gravitacinio lauko pokyčių, kuriuos sukelia planetos plutos tankio pokyčiai, aptikimo, iki lėktuvo, kuriame įrengtas BEC pagrįstas giroskopas, judėjimo. Harber ir kt . 1 išmatuokite jėgas, veikiančias magnetiškai ribojamą rubidžio BEC, esantį šalia lydyto silicio paviršiaus. Priverčiant BEC svyruoti ir išmatuojant tų virpesių dažnį, galima apskaičiuoti BEC veikiančias jėgas ir atimti įnašą, atsirandantį dėl jo artumo silicio dioksido paviršiui.

Autorių požiūris leido jiems išmatuoti precedento neturinčiu tikslumu Kazimiro ir Polderio jėgą, taip pat esant 5–10 μm atomo paviršiaus atskyrimui, kelis kartus didesniems nei ankstesniuose tyrimuose. Tuo pat metu jie sugebėjo nustatyti griežtesnes ribas kitų teoriškai pasiūlytų ne Newtono jėgų (vadinamųjų Yukawa tipo jėgų) atsiradimui. Ateityje autoriai tikisi pasinaudoti savo metodu norėdami ištirti termiškai sukeltus nukrypimus nuo Kazimiro – Polderio efekto, atsirandančius panašiais atstumais, bet aukštesnėje paviršiaus temperatūroje, nei tiriama šiame darbe.

Autoriai

  1. Ieškokite Ed Gerstner:

    • Gamtos tyrimų žurnalai •
    • PubMed •
    • „Google Scholar“