دانشمندان یک ذره نانو را تا حد کوانتومی سرد کردند.

دانشمندان یک ذره نانو را تا حد کوانتومی سرد کردند.

فیزیکدانان یک ذره نانو را تا پایین ترین حدی که مکانیک کوانتومی اجازه می دهد سرد کردند. میزان جنبش این ذره به حدی پایین آورده شد که حالت پایه ای (ground state) نامیده یم شود. این میزان پایین ترین سطح انرژی ممکن برای یک ذره است.

در یک ماده نوعی، میزان جنبش ذرات نمایانگر دمای آن است. اما در حالت ذرات نانو، فیزیکدانان می توانند یک دمای موثر مبتنی بر حرکت کل ذره ای تعریف کنند که از حدود 100 اتم تشکیل شده است. این دما به دوازده میلیونیوم کلوین رسیده است.

مارکوس آسپل مه یر از دانشگاه وین و همکارانش با شناور ساختن ذره نانو به کمک لیزر در یک حفره با طراحی خاص توانسته اند جنبش آن را به حالت پایه برسانند، یعنی کمترین سطح انرژی که طبق اصل عدم قطعیت تعریف می شود. مطابق این اصل دانستن همزمان موقعیت و اندازه حرکت یک شیء دارای حد معینی از درستی و عدم قطعیت است. هر اندازه که موقعیت یک ذره را با درستی تعیین کنیم در تعیین اندازه حرکت آن دارای خطای بیشتری خواهیم شد.

در حالی که مکانیک کوانتومی درباره اتمها و الکترونها خطا نمی کند، مشاهده اثرات آن بر اشیای بزرگتر دشوارتر است. ذرات نانو دارای این مزیت هستند که جنبش آنها را می توان توسط لیزر به دقت کنترل کرد.

آسپل مه یر و همکارانش می خواهند از ذرات نانوی ابرسرد شده برای مطالعه چگونگی رفتار گرانش بر اشیای کوانتومی استفاده کنند، یعنی قلمروی از فیزیک که درک ضعیفی از آن داریم. این رویای دیرین دانشمندان است.

منبع: https://www.sciencenews.org/article/scientists-cooled-nanoparticle-quantum-limit-ground-state