Короткий адрес страницы: fornit.ru/1852
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://science.compulenta.ru/684356/.

Выполнены прямые наблюдения квантовых флуктуаций

Сотрудник французского Института оптики Жюльен Армийо (Julien Armijo) выполнил прямые наблюдения квантовых флуктуаций в атомарном газе.

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. Без учёта этого феномена, однако, 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.

 

Охлаждённое облако атомов рубидия на снимке с 5-микрометровыми пикселами (иллюстрация J. Armijo / Inst. of Optics).
Охлаждённое облако атомов рубидия на снимке с 5-микрометровыми пикселами (иллюстрация J. Armijo / Inst. of Optics).

 

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 (в одномерном случае они, к примеру, 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 достаточно простым: французский физик 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.

Отчёт, подготовленный экспериментатором, опубликован в журнале Physical Review Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Американского физического общества.


Обсуждение Еще не было обсуждений.




Качества статьи, оцененные пользователями Экспертов: 1
   
Архив новостей
Анонсы новостей    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Протест очевидности или почему люди спорят?
Невероятное у нормальных людей и животных стимулирует исследовательское поведение, а очевидное заставляет оставаться при своем мнении: Протест очевидности или почему люди спорят?.
06-08-2018г.

Как жить чужим умом
Оптимальная стратегия использования чужих решений: Как жить чужим умом.
30-07-2018г.

Комментарии по лекциям Вячеслава Дубынина
Замечания по отдельным характерным спорным утверждениям: Комментарии по лекциям Вячеслава Дубынина.
27-07-2018г.

Социальная значительность
О всеобъемлющей, нарастающей проблеме общества: Социальная значительность.
19-07-2018г.

Расширение личной памяти
Каждый авторизованный может расширить свою память: Расширение личной памяти.
18-06-2018г.

Адаптивное обучение
Статья определяет необходимое в организации идеальной системы обучения с учетом механизмов организации психики - как иерархической системы усложняющихся уровней индивидуальной и социальной адаптивности (системы адаптивности на основе произвольности).
Адаптивное обучение.
18-05-2018г.

Тишина мысли
О выделенной зоне субъективного осознания и барьере произвольного внимания: Тишина мысли.
03-05-2018г.

Социальные проблемы психики
Цель статьи - показать общее сплетение проблем современности, увидеть общие основы, их порождающие: Социальные проблемы психики.
08-04-2018г.

Развитие ребенка и влияние родителей
Как родители и педагоги могут оптимизировать развитие ребенка и его обучение: Развитие ребенка и влияние родителей.
24-03-2018г.

Эффектор для фото
Сделал отдельное приложение, независимое от галереи: Эффектор для фото.
20-03-2018г.

'); } Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:00
Всего:294389