Kuantum mekaniği teorisi, parçacık benzeri davranış sergilemenin yanı sıra, her boyuttaki parçacıkların da dalga benzeri özelliklere sahip olabileceğini öngörmektedir. Bu özellikler, bir parçacığın hareketlerini tanımlayan kuantum sistemlerinin matematiksel bir tanımı olan dalga fonksiyonu ve belirli bir konumda olma olasılığı kullanılarak temsil edilebilir.
Fizikçiler birçok küçük parçacığın dalga fonksiyonlarını hazırlayabilmelerine rağmen, daha büyük parçacıklarınkini hazırlamak şimdiye kadar zorlayıcı oldu. Bunun nedeni, daha büyük parçacıkların dalga benzeri davranışının, klasik parçacık benzeri davranışlarından daha istenmeyen etkileşimler tarafından yok edilmeye daha yatkın olmasıdır.
ETH Zürih ve Barselona Fotonik Bilimler Enstitüsü’ndeki araştırmacılar yakın zamanda daha büyük parçacıkların dalga fonksiyonunu tanımlamaya yardımcı olabilecek yeni bir yöntem sundular. Önerilen yaklaşımları, yayınlanan bir makalede özetlendi Fiziksel İnceleme Mektuplarıoptik olarak kaldırılmış bir nanopartikülün dalga benzeri davranışının iyi tanımlanmış kaldığı mesafe olan tutarlılık uzunluğunu arttırmak için kuantum sıkma olarak bilinen bir teknikten yararlanır.
The Paper’ın ilk yazarı Massimiliano Rossi, CEİD’a verdiği demeçte, “Kuantum fiziğinin en güzel gösterilerinden biri madde dalgası parazitidir.” Dedi. “Normalde parçacıklar gibi davranmayı beklediğimiz büyük nesnelerin, sudaki dalgalanmalar gibi dalgalar gibi davranabileceğini gösteriyor. Teorik olarak, bu dalga benzeri davranış sadece atomlar için değil, aynı zamanda çok daha büyük ve daha ‘sıradan’ nesneler için de geçerlidir.
“Nanopartiküller mükemmel bir örnektir: doğada her yerler, virüslere benzer şekilde, onları küçük toz parçaları olarak düşünüyoruz. Ancak tek bir nanoparçacık alırsanız, onu çevresinden son derece iyi izole ederseniz ve hareketini kontrol ederseniz kuantum mekaniği de etkileşim göstermesi gerektiğini öngörür.”
Rossi ve meslektaşları, partiküllerin optomekanik kaldırılmasına odaklanan diğer fizikçilerle birlikte, bu fikri yıllardır deneysel olarak gerçekleştirmeye çalışıyorlar. Bununla birlikte, şimdiye kadar, bireysel nanoparçacıklara müdahale gözleminin elde edilmesinin zor olduğu kanıtlanmıştır.
Rossi, “Birkaç yıl önce elde edilen önemli bir kilometre taşı, kuantum zemin durumuna bir nanoparçacık soğutuyordu, bu da iyi tanımlanmış bir hareket dalgasına yerleştirilmesi anlamına geliyordu.” Dedi. “Sorun şu ki, bu dalga paketi çok dar – sadece birkaç pikometre genişliğinde. Girişimi gözlemlemek için, aynı küçük ölçeğin kırınım ızgarasına ihtiyacınız olacak, bu da imkansız olmasa da, bu çalışmanın arkasındaki fikre yol açtı: daha küçük bir ızgarayı yapmak yerine, neden dalgalı paketi daha büyük hale getirmiyor?”
Ekibin son çalışmasının birincil amacı, bir nanoparçacığın kuantum dalga paketini artırmaya çalışmaktı. Bu dalga paketini yeterince genişletebilirlerse, optik olarak kaldırılmış nanopartiküllerle parazit deneyleri için kapıyı açabilirler.
Rossi, “Temel prensip basit ve doğrudan ders kitaplarından geliyor.” “Optik bir cımbız gibi harmonik bir potansiyelde, bir Gauss dalga paketi sıkıca sınırlı kalır (bizim durumumuzda saat 22.00 civarında). Ancak aniden potansiyeli kaldırırsanız, delokalizasyon var: dalga paketi zamanla yayılır, elbette,” büyüklüğünü arttırır.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için Rossi ve meslektaşları geçici olarak kullandıkları optik tuzağı daha zayıf hale getirdiler. Bunu yaptıklarında, parçacığın dalga paketinin başlangıçta genişlediğini, ancak daha sonra tuzak tarafından yeniden bastırıldığını ve orijinal boyutuna geri döndüğünü buldular.
“İşin püf noktası, bu gerçekleşmeden önce sıkı tuzağa geri dönmektir,” dedi Rossi. “Bu şekilde, dalga paketi genişletilmiş boyutunu korur, bize daha büyük bir delokalizasyon verir. Bu yöntemle, nanoparçacıkların 70 pm’e – zemin durumunun tutarlılık uzunluğunun iki katından fazla artırmayı başardık. Mutlak anlamda, bu hala kırılma deneyleri için küçüktür, ancak fikrin çalıştığını kanıtlar.”
Yeni tasarlanan yöntemlerini kullanarak, araştırmacılar daha önceki deneylerde bildirilen dar zemin durumu sınırının ötesine ulaşabildiler ve bir nanoparçacığın kuantum dalga paketi kontrollü bir şekilde aktif olarak büyüttüler. Prensip olarak, yaklaşımları da ölçeklenebilir, bu da sonuçta büyük nesnelerle parazit deneylerini mümkün kılabilir.
Rossi, “Süreci birden fazla darbe ile tekrarlarsak, delokalizasyon katlanarak büyüyebilir – bu, dekoberin düşük tutulduğunu varsayarak.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Bu, bir gün nanoparçacığın kendi boyutuyla karşılaştırılabilir tutarlılık uzunluklarına ulaşmasını gerçekçi hale getiriyor. Bunu başarmak, büyük nesnelerle madde dalgası müdahalesine yönelik büyük bir adım olacaktır.”
Rossi ve meslektaşlarının son çalışmaları yakında diğer fizikçilere, kaldırılmış parçacıkların kuantum delokalizasyonunu gerçekleştirmek için benzer yaklaşımlar tasarlamaları için ilham verebilir. Bir sonraki çalışmalarının bir parçası olarak, araştırmacılar, kullandıkları optik sistemde decoheransı baskılamak için etkili stratejiler geliştirmeyi umuyorlar.
Rossi, “Şu anda, ana dekroherans kaynağı optik cımbız tarafından dağılmış fotonlardan geliyor.” “Bunun üstesinden gelmek için, grubumuzda havaya kaldırma için hibrit bir yaklaşım geliştiriyoruz: Optik cımbızları iyonlar için kullanılanlara benzer şekilde bir elektriksel dörtlü tuzağı ile birleştireceğiz.
Diyerek şöyle devam etti: “Bu tür tuzaklar, son derece düşük bir dekroherens oranları ile hapsedilme sağlayabilir – sadece optik cımbızlarla mümkün olandan çok daha düşük. Bu, delokalizasyonu daha da ileri itmemize izin verecek ve sonuçta gerçekten makroskopik nesnelerle kuantum parazitini hedefleyecek.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılmış, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve gerçeği kontrol edildi ve Robert Egan tarafından incelendi-bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
