Капли квантовой механики

03.01.2018

Группа ученых-физиков из Института фотонных наук (Institute of Photonic Sciences, ICFO), Барселона, Испания, создала капельки жидкости, которые в 100 миллионов раз меньше обычных капелек воды и которые подчиняются исключительно законам странной квантовой механики. Капельки были созданы в узлах оптической решетки-ловушки из лазерных лучей, и даже в таком микроскопическом масштабе они демонстрировали все основные свойства капель жидкости - сохраняя свою форму и объем вне зависимости от температуры. Однако, капли этой квантовой жидкости были намного более плотными, чем любые другие капли жидкости, существующие при нормальных условиях.

Для того, чтобы создать капельки квантовой жидкости испанские ученые охладили газ, состоящий из атомов калия, до температуры в -273,15 градусов Цельсия. При такой температуре из атомов сформировался конденсат Бозе-Эйнштейна, состояние вещества, при котором все его атомы синхронизированы друг с другом на квантовом уровне, за счет чего весь конденсат ведет себя, подобно одному большому атому, подчиняющемуся исключительно законам квантовой физики.

Когда исследователи объединили два независимых конденсата, из них сформировались капельки квантовой жидкости. Нечто подобное ученым удавалось осуществить и ранее, вещество этих капелек было связано силами электромагнитных взаимодействий между молекулами. В отличие от этого, капельки, полученные испанскими учеными, сохраняли свою форму за счет явления "квантовых флуктуаций".

Квантовые флуктуации являются следствием принципа неопределенности Гейзенберга, согласно которому квантовые частицы не имеют строго определенных параметров. Их параметры, такие как энергетический уровень, положение и ориентация в пространстве могут быть описаны только с точки зрения вероятности. И если взять эти вероятности текущего положения квантовых частиц, скоростей и направлений их движения, можно вычислить величину их взаимодействий, которые проявляется в виде давлении. Но самым интересным является то, что если сложить силу и вектора давления всех квантовых частиц, то обнаружится необычный факт, частицы притягиваются друг к другу в большей степени, чем они же отталкиваются друг от друга. И как раз за счет этого притяжения они связываются в капельки квантовой жидкости, способные сохранять свою форму.

Проведенные учеными измерения показали, что капельки квантовой жидкости из атомов калия, являются жидкостью в большей степени, чем капельки обычной сверхтекучей жидкости, жидкого гелия, к примеру. С точки зрения показателя текучести и других основных параметров, свойственных жидкостям, квантовая жидкость превосходит любую сверхтекучую жидкость от двух до восьми порядков величины, что открывает перед учеными-физиками широкие возможности для проведения экспериментов с использованием квантовой жидкости.

Тем не менее, у капелек квантовой жидкости имеются некоторые пределы, которые ограничивают возможности к их применению. К примеру, если количество атомов в одной капельке становится больше определенного значения, то капелька разрушается, а квантовая жидкость превращается в газ, который стремится заполнить все доступное пространство, как и любое другое газообразное вещество.

<< Назад: Неожиданное свойство йогурта 03.01.2018

>> Вперед: 88-дюймовый дисплей OLED 8K от LG 02.01.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Тишина в операционной 10.02.2012 Наблюдения, сделанные в университетской больнице Берна (Швейцария), доказывают, что во время операции должна стоять тишина. Хирург Гвидо Бельди рассмотрел данные о 35 пациентах, которым делали одинаковые операции на брюшной полости, и сопоставил их с уровнем шума во время операции, зафиксированным приборами. У шести пациентов отмечались осложнения из-за внесённой инфекции. Эти операции отличались только тем, что в их ходе средний уровень шума составлял 43,6 децибела вместо 25. Бельди предполагает, что лишний шум, связанный в основном с разговорами персонала, мешал участникам операции сосредоточиться и потому были нарушены строгие требования антисептики.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026