2000 атомов в двух местах одновременно

02.10.2019

Группа ученых из Венского университета и университета Базеля произвела проверку принципа квантовой суперпозиции в самом крупном масштабе за всю историю существования науки. Огромные сложные молекулы, состоящие из двух тысяч атомов, были помещены в состояние суперпозиции, находясь, при этом, в двух местах одновременно, согласно причудливым законам квантовой механики. Данное достижение является весомым подтверждением проявления суперпозиции, которая является "сердцем" всех квантовых технологий, что, в свою очередь, служит серьезным ограничением для дальнейшего развития множества альтернативных теорий.

Напомним нашим читателям, что принцип суперпозиции является одним из основных "столпов" квантовой механики, который является следствием одного из фундаментальных уравнений, уравнения Шредингера. Это уравнение описывает квантовые частицы их волновыми функциями, которые очень похожи на функции, описывающие концентрические волны на поверхности воды. Однако, в отличие от волн на поверхности воды, которые являются проявлением коллективного поведения и взаимодействия множества молекул, квантовые волны могут быть связаны с отдельными частицами.

Одним из примеров волновой природы квантовых частиц является эксперимент с двумя щелями, расположенными очень близко друг к другу, через которые одновременно проходит "волна" одной частицы. Пройдя сквозь щели, волны складываются друг с другом и частица-волна снова приобретает свою целостность. Этот эффект уже был продемонстрирован по отношению к фотонам, электронам, нейтронам и даже отдельным атомам.

В своих экспериментах ученые использовали самую большую из доступных молекул C707H260F908N16S53Zn4, которая состоит в сумме из 40 тысяч протонов, нейтронов и электронов, и обладает массой, равной 25 тысячам атомных масс. Для синтеза таких молекул были использованы специальные методы, которые сделали эти молекулы достаточно стабильными, чтобы из них можно было сформировать луч, направляемый внутрь камеры со сверхглубоким вакуумом. Проверка квантовой природы таких массивных частиц потребовало использования интерферометра, длиной два метра, который имелся в распоряжении Венского университета.

Согласно одной из альтернативных теорий, которая служит своего рода мостом между классической физикой и квантовой механикой, длительность преобладания волновой функции частицы уменьшается прямо пропорционально массе этой частицы. Это, в свою очередь, ограничивает и время пребывания частицы в состоянии квантовой суперпозиции.

В своих экспериментах ученые выяснили, что огромные молекулы находились в состоянии суперпозиции на протяжении 7 миллисекунд времени, достаточно долго для того, чтобы не оставить камня на камне от указанной выше теории и от ряда других альтернативных теорий и моделей.

<< Назад: Говядина из пробирки 02.10.2019

>> Вперед: Взрывчатка повысит безопасность электрокаров 01.10.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Математика лучше изучается в игре 16.07.2013 Благодаря специальной обучающей игре дети гораздо лучше справляются с решением математических задач, говорится в новом исследовании Гентского университета (Бельгия). Для измерения эффективности обучающей игры Monkey Tales, которая помогает улучшить математические навыки, исследователи разделили младших школьников на три группы. В первой группе дети играли в Monkey Tales в течение трех недель. Вторая группа делала упражнения в обычной тетради. Третья группа вообще не выполняла никаких обучающих заданий. Перед началом испытания школьники прошли арифметический тест. Этот же тест они повторили после нескольких недель "тренировок". Выяснилось, что дети, которые играли в Monkey Tales, давали в среднем на 6% больше правильных ответов, чем раньше. Дети, которые выполняли упражнения в тетради, улучшили свои результаты на 4%. Участники группы без заданий только на 2% улучшили результаты теста. Кроме того ученики, которые играли в Monkey Tales или выполняли упражнения в тетради, решили задания теста быстрее тех, кто не занимались математикой дополнительно (улучшения составили 30% и 10% соответственно). Важно, что игру в Monkey Tales в качестве тренировки математических навыков ученики признали интересной и увлекательной. Около 60% учеников предпочли бы заниматься математикой, играя. И только 39% предпочли делать упражнения в тетради. Таким образом, можно говорить о том, что игра оказывает положительный эффект на обучение. Игра не просто улучшает навыки, но и доставляет удовольствие ребятам, математика кажется им менее скучной, и они изучают ее с большим удовольствием. Ученые не исключают, что положительный эффект, возможно, как раз связан с увлеченностью детей игрой. Кроме того, игра лучше бумажных упражнений из-за того, что позволяет оперативно повышать уровень сложности, и таким образом, дополнительно тренирует когнитивные навыки. Образовательные игры становятся все более важной частью процесса обучения. Уже сейчас оборот этих игр составляет около 2,3 млрд. евро, но предполагается, что к 2015 году он составит 5,5 млрд. евро. Обучающие игры активно используются в армии США для улучшения навыков тактической подготовки. Кроме того, игры используются в крупных компаниях для подготовки персонала. Ну и конечно, растет частота использования игр в сфере образования. Если образовательные игры понравятся детям, то они будут учиться с удовольствием, говорят ученые.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025