원자와 소립자 수준에서 양자 효과를 드러내는 것은 어렵고 어려운 일입니다. 정확하게 관찰하고 측정할 수 있는 것을 이해하는 것이 항상 더 좋습니다. 이상적으로는 고전 물리학 수준에서 거시적 수준에서 양자 효과를 발생시키는 것이 필요합니다. ETH Zurich의 연구원들은 이 문제를 해결하고 성공했습니다.
최근 네이처 저널에 실린 기사에서 ETH 취리히 포토닉스 교수 루카스 노보트니(루카스 노보트니)가 이끄는 저자 그룹이 직경 100nm의 유리 나노구를 이용한 양자 실험에 대해 보고했다. 그것은 인간의 머리카락보다 수백 배 더 가늘지만 우리 고유의 거시 세계의 대상입니다. 동시에 작은 유리 공에는 천만 개의 원자가 포함되어 있으며 양자 효과를 나타낼 수 없습니다. 그러나 과학자들은 전자나 단일 원자처럼 행동할 수 있는 유리 공 조건을 만들었습니다. 특히, 공은 입자가 아닌 파동처럼 행동할 수 있으며, 이러한 현상은 거의 육안으로 관찰할 수 있다.
연구원들에게 주어진 과제는 모든 원자의 집합으로서 유리 공을 가장 낮은 에너지를 가진 양자 상태로 낮추는 것이었습니다. 이 상태에서 입자는 안정적으로 유지되어 파동 특성을 관찰할 수 있습니다. 이를 위해 볼을 진공 챔버에 넣고 영하 269 ° C의 온도로 냉각했습니다. 구에 있는 원자의 열 운동은 크게 감소했지만 공이 양자 효과를 나타내기 위해서는 더 강력한 냉각이 필요하며, 이는 연구자들이 아직 대처하지 못했습니다.
그 동안 과학자들은 전자기파를 사용하여 나노구의 속도를 늦출 가능성을 테스트했습니다. 진공 상태에서 정지된 상태에서 나노구는 레이저 빔에 의해 생성된 광학 트랩에 고정됩니다. 또 다른 빔을 사용하면 나노구의 진동을 정확하게 측정할 수 있으며 전극의 피드백을 통해 지정된 시간에 전자기장을 켜서 구의 진동 운동을 감쇠할 수 있습니다. 평범한 삶에서 이와 같은 것은 스윙을하거나 스윙을 늦추는 것입니다. 문제를 해결하는 데 필요한 순간에 가속 또는 제동 충동을 생성합니다.
과학자들이 나노구를 가장 낮은 에너지로 양자 상태로 느리게 하여 공에 양자역학적 특성을 부여할 수 있다면 그것은 작은 문제가 될 것입니다. 입자 파동 기능을 나타내는 물리학 테스트를 거친 이중 슬릿 실험이 있습니다. 이러한 실험에서 전자나 원자는 동시에 두 위치에 있는 것처럼 보이며 파동 특성을 나타냅니다. 사실, 우리는 파동의 다른 부분이 두 개의 이격된 슬롯을 통과하고 출구에서 특징적인 그림을 생성할 때 간섭 현상에 대해 이야기하고 있습니다. 과학자들은 거시적 수준에서 양자 현상의 증거가 될 유리 나노구를 사용한 실험에서 유사한 그림을 볼 수 있을 것으로 기대합니다.
오늘날에도 아직 끝나지 않은 그러한 실험은 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 덧붙입니다. 이러한 나노구체와 거의 양자 현상을 기반으로 모든 GPS를 결합한 것보다 물체의 움직임을 더 정확하게 추적하는 가속도 및 변위 센서를 만드는 것이 가능합니다. 군대는 특히 이것을 좋아하지만 그것은 다른 이야기입니다.
2021-07-17 13:50:49
작가: Vitalii Babkin