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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Три типа людей 14.09.2011 Всех людей микробиологи разделили на три типа по набору бактерий, живущих в их кишечнике. Международная группа ученых провела анализ ДНК из кишечных бактерий 39 человек из разных стран и пришла к выводу, что, несмотря на все разнообразие кишечной флоры, по этому признаку мы делимся на три группы. Они названы по именам преобладающих бактерий: Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus. Большинство из нас относится к третьему типу. Состав кишечного сообщества бактерий не зависит от возраста, веса, национальности, рациона или места жительства индивидуума. Причины таких различий неизвестны, есть только предположения: например, дело в особенностях иммунной системы или в том, какой микроб первым попал в желудок новорожденного.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025