Οι καθρέφτες που εντοπίζουν κυματισμούς στο χωροχρόνο έχουν παγώσει σχεδόν στο μηδέν

Μια ομάδα φυσικών είπε ότι κατάφεραν να παγώσουν σχεδόν την κίνηση των ατόμων μέσω τεσσάρων κρεμαστών καθρεφτών. Είναι ένα συναρπαστικό επίτευγμα που επιβαρύνει τους ίδιους τους ορισμούς των φαινομενικά απλών λέξεων όπως «σώμα» και «θερμοκρασία». Λοιπόν.

Η ρύθμιση για αυτό το πείραμα ήταν το LIGO, το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Βαρύτητας Laser, όπου οι φυσικοί αναζητούν κυματισμούς στο χωροχρόνο που προκαλούνται από τη σύγκρουση τεράστιων αντικειμένων όπως μαύρες τρύπες. Το παρατηρητήριο βασίζεται σε τέσσερις προσεκτικά κρεμασμένους καθρέπτες και λέιζερ για να ανιχνεύσει τα κύματα βαρύτητας που περνούν, τα οποία μετακινούν τους καθρέφτες πολύ ελαφρώς, προκαλώντας την ταλάντωση των λέιζερ για λίγο. Οι ερευνητές πίσω από το τρέχον πείραμα εκμεταλλεύτηκαν ένα διάλειμμα LIGO τον περασμένο Σεπτέμβριο για να δοκιμάσουν κάτι που δεν είχε γίνει πριν: Ψύχει ένα αντικείμενο σε ανθρώπινη κλίμακα στο σημείο που μπορούν να γίνουν ποσοτικές παρατηρήσεις σε αυτό. αυτοί Αποτελέσματα Δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικό Science.

Μπορείτε να κρυώσετε το σώμα τοποθετώντας το στον καταψύκτη, αλλά όταν είστε φυσικός, μπορείτε επίσης να κρυώσετε το σώμα μειώνοντας την κίνησή του. Μερικές φορές, αυτό σημαίνει εφαρμογή αντίθετης δύναμης – σε αυτήν την περίπτωση, λέιζερ – στο σώμα, με τη σειρά για να επιβραδύνει την τυχαία κίνησή τουΜύτη και λαιμός στην ατομική κλίμακα. Ευτυχώς, το LIGO είναι ήδη εξοπλισμένο με λέιζερ, οπότε η ομάδα δεν χρειάζεται να ανησυχεί για την καταστροφή της πολύ ακριβής πειραματικής εγκατάστασης.

“Μπορούμε πραγματικά να χρησιμοποιήσουμε την ίδια ικανότητα με το LIGO για να κάνουμε αυτό το άλλο πράγμα, το οποίο είναι το LIGO για τη μέτρηση της τυχαίας κίνησης αυτών των καθρεπτών – και να χρησιμοποιήσουμε τις πληροφορίες που έχουμε σχετικά με την κίνηση – και να εφαρμόσουμε μια αντίθετη δύναμη”, δήλωσε ο Viveshk Ο Sudhir, ένας κβαντικός φυσικός στο MIT και συν-συγγραφέας της μελέτης. Έρευνα, σε μια βιντεοκλήση: “Ξέρω ότι θα σταματήσετε την κίνηση των ατόμων.”

Εδώ είναι που γίνεται περίεργο. η ομάδα δεν το έκανε λέιζερδροσερός αντί για έναν καθρέφτη, γΜειώθηκε η συλλογική κίνηση και των τεσσάρων καθρεπτών σε 77 nanokelvin, ή 77 δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων ενός kelvin, ακριβώς πάνω από το απόλυτο μηδέν. Αυτό το συλλογικό κίνημα είναι αυτό που οι φυσικοί αποκαλούν «υποκείμενο» τους, αν και αυτό δεν ταιριάζει απόλυτα στον καθημερινό ορισμό της λέξης. Αυτό είναι τώρα το μεγαλύτερο αντικείμενο που έχει ψυχθεί σε σχεδόν κβαντική κινητική κατάσταση – με άλλα λόγια, πλήρης ανάπαυση σε ατομικό επίπεδο.

Γιατί κάνουν μια τέτοια προσπάθεια; Προσπαθούν να καταλάβουν καλύτερα πώς ο κλασικός κόσμος – πράγματα που είναι οικεία σε εσάς και εγώ, όπως καρέκλες και γάτες – αλληλεπιδρούν με το κβαντικό σύστημα. Για να γίνει αυτό, θα ήταν χρήσιμο να υπάρχει ένα μεγάλο, εύκολο στην παρατήρηση σύστημα (όπως καθρέφτες) που συμπεριφέρεται σαν ένα σύστημα κβαντικής κλίμακας. Ανθρώπινα αντικείμενα συνήθως επηρεάζονται πολύ από πράγματα όπως ένας δίσκοςγιατί από Διασχίζοντας τρένα, άνεμος, ηχητικά κύματα κάποιου που μιλάει κοντά, κ.λπ., Για ακριβείς μετρήσεις πολύ μικρών δυνάμεων. Υπόγεια και ανασταλεί, LIGO προστατεύεται κυρίως από Αυτοί οι παράγοντες ήδη. Αλλά για να λειτουργήσει η ομάδα ως κβαντικό σύστημα, η ομάδα χρειάστηκε επίσης να απομακρύνει τον θόρυβο από τη θερμότητα. Η θερμοκρασία δωματίου σημαίνει ότι ο αέρας παλμά με ενέργεια. Όσο πιο δροσερό γίνεται, τόσο λιγότερη κίνηση υπάρχει.

“Αυτή είναι μια εντυπωσιακή βελτίωση σε σχέση με τα προηγούμενα αποτελέσματά τους για την ψύξη αυτού του τεράστιου μηχανικού τρόπου λειτουργίας του συστήματος καθρεπτών”, δήλωσε σε ένα email ο Markus Aspelmayer. “Συμφωνώ με τη δήλωσή τους ότι αυτό είναι ένα εξαιρετικό σύστημα για τη μελέτη των επιπτώσεων της αποσυμφόρησης στα υπερμεγέθη αντικείμενα σε ένα κβαντικό σύστημα.” Με αποσυμφωνία, το Aspelmeyer σημαίνει τον τρόπο με τον οποίο τα πράγματα χάνουν τις κβαντικές τους ιδιότητες.

Ο Sudhir είπε ότι το επόμενο βήμα της ομάδας θα ήταν να ελέγξει την επίδραση της βαρύτητας στο syσβήνοντας. Η βαρύτητα δεν έχει παρατηρηθεί άμεσα στον κβαντικό κόσμο. ΕγώΘα μπορούσε να είναι ότι η βαρύτητα είναι η δύναμη που ενεργεί μόνο κλασικός κόσμος. Αλλά αν συμβεί αυτό παρόν σε κβαντικές κλίμακες, Σύστημα ψυκτικού στο Lego– Πραγματικά ένα πολύ ευαίσθητο εργαλείο–Υπέροχο μέρος για αναζήτηση. Η βαρύτητα δρα έντονα σε τεράστια αντικείμενα, έτσι έχει σαν αυτό το μέγεθος Θέμα Η συνεργασία μαζί της είναι ένα μεγάλο βήμα προς την εξερεύνηση του τρόπου με τον οποίο η δύναμη μπορεί ή όχι να αλληλεπιδρά με τον κβαντικό κόσμο.

Για τον Sudhir, μέρος αυτού που είναι τόσο συναρπαστικό είναι η απορρύθμιση αυτών των φυσικών νόμων. «Γιατί… οποιοσδήποτε φυσικός νόμος που όλοι ανακαλύψαμε ως άνθρωποι στη Γη ισχύει εξίσου πολύ πολύ μακριά, Κάπου σε άλλη γωνιά του σύμπαντος; Ο Σάντιρ είπε: «Δεν πρέπει να συμβαίνει αυτό. Ωστόσο, είναι. “

ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ: Οι φυσικοί λέιζερ κρύο αντιύλη στο σχεδόν απόλυτο μηδέν