A Bécsi Egyetem és a zürichi műegyetem (ETH Zurich) tudósai a homokszemnél kisebb üveggömbök felületén oldották fel a kvantumállapotot anélkül, hogy ehhez ultraalacsony hőmérsékletet kellett volna alkalmazniuk. A rekordot jelentő teljesítményük kitolta a kvantumfizika határait, megkönnyítve a kvantumtulajdonságok tanulmányozását olyan módokon, amelyeket korábban lehetetlennek tartottak – írja az Interesting Engineering.
A kvantumfizika egy viszonylag új tudományterület, amely az atomi és szubatomi szinteken lévő anyag és energia tanulmányozásán keresztül próbálja megmagyarázni a körülöttünk lévő világot. Bár még csak a felszínt kapargatják a tudósok, már készülőben vannak a különböző területeken – például az érzékelés, a számítás, a szimuláció vagy a kriptográfia – alkalmazható megoldások.
Az eddig vizsgálatok olyan tulajdonságok megértésére összpontosítottak, mint a kvantumok összefonódása vagy a szuperpozíció – mindezt szubatomi, vagyis az atomnál kisebb szinten. A bécsi és zürichi kutatók azonban arra voltak kíváncsiak, az atomoknál és molekuláknál nagyobb objektumok is mutatnak-e kvantumtulajdonságokat. Vizsgálatuk eredményét a Nature Physics című tudományos lapban közölték.
A hétköznapi életben az oszcillációkat nagy mozgásoknak tekintik a kutatók. Például egy óra ingája különböző szögekben és változó sebességgel oszcillálhat. De ahogy a mikroszkopikus szint felé közelít a tudomány, az oszcillációk más formát öltenek: a mikroszkopikus részecskék folyamatosan billegnek.
Carlos Gonzalez-Ballestero, a tanulmány vezető szerzője szerint az oszcilláció az energiától és attól függ, hogy a részecskét hogyan befolyásolja a környezete és a hőmérséklete. „A kvantumskálán azonban más a helyzet: ha nagyon alacsony energiájú oszcillációkat vizsgálunk, nagyon specifikus, úgynevezett oszcillációs kvantumokat találunk” – nyilatkozta a szakember.
A minimális rezgési amplitúdót alapállapotnak nevezik, ahol a gerjesztett állapotok együtt járnak a rezgés és az energiaszint növekedésével. Bár nincsenek köztes állapotok, egy részecske különböző rezgési állapotok kombinációjában létezhet.
Egy részecske kvantumállapotainak azonosításához a tudósoknak el kell különíteniük azt a környezeti hatásoktól, ezért a kvantumkísérleteket rendkívül alacsony, az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékleten végzik.
A bécsi és svájci kutatók egy olyan technikán dolgoztak, amely lehetővé teszi a nanorészecskék kvantumállapotba való visszaállítását akkor is, ha azok nem voltak hűtött állapotban. A kísérletekben enyhén ellipszis alakú nanorészecskéket használtak.
A kutatóknak speciális lézerek és tükrök segítségével sikerült lényegében szobahőmérsékleten kvantumállapotba állítaniuk a részecskéket, ami lehetővé teszi, hogy a jövőben a rendkívüli hűtés nélkül is tanulmányozni tudják a kvantumállapotban lévő részecskéket. Mindez segítheti a szakembereket abban, hogy alaposabban megértsék a körülöttünk lévő világot.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
