Επιστήμη

Κβαντική ψύξη - με λέιζερ;

Κβαντική ψύξη - με λέιζερ;



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

[Πηγή εικόνας: Ars Electronica]

Η ανακάλυψη της υπεραγωγιμότητας το 1911 από τον Ολλανδό φυσικό Heike Kamerlingh Onnes έχει αφήσει από τότε τους επιστήμονες να προσπαθούν να κρυώσουν τα σωματίδια στο απόλυτο μηδέν (0 kelvin ή 0 k) προκειμένου να φτάσουν σε κατάσταση υπεραγωγιμότητας. Η υπεραγωγιμότητα είναι μια κατάσταση στην οποία τα σωματίδια δεν έχουν σχεδόν καμία αντίσταση, ένα κβαντικό αποτέλεσμα. Ένας υπεραγωγός μπορεί να υποστηρίξει απεριόριστη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος χωρίς απώλεια ενέργειας λόγω θερμότητας ή ηχητικής επανάστασης του τρόπου με τον οποίο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ενέργεια. Αλλά ήρθε με μια ακόμη μεγαλύτερη ανατροπή: Διαμαγνητισμός. Ο διαμαγνητισμός είναι ένα φαινόμενο σε υπερψυκτικά σωματίδια που αποτρέπουν όλαμαγνητικά πεδία από τη διείσδυση δημιουργώντας ένα αντίθετο μαγνητικό πεδίο που απωθεί κάθε μαγνητική δύναμη που ασκείται. Ο διαμαγνητισμός είναι ιδανικός για υπεραγωγούς και ανύψωση καθώς απωθεί όλους τους μαγνήτες, υπόσχοντας μεγάλες προόδους στις μεταφορές που είναι ήδη χρησιμοποιείται. Αλλά πώς κρυώνετε τα σωματίδια κοντά σε 0 kelvin; Και τι είναι ακόμη 0 k;

[Πηγή εικόνας: Steve Jervetson]

Το μηδέν kelvin είναι απόλυτο μηδέν, όπου δεν υπάρχει καθόλου ενέργεια σε μια ουσία - η απόλυτη ψυχρότερη θερμοκρασία που μπορεί να έχει οτιδήποτε. Στο 0 kelvin, ένα σωματίδιο θα ήταν εντελώς ακίνητο. Αλλά πώς παίρνεις κάτι τόσο κρύο; Ενώ το φως, όπως γνωρίζουμε, παράγει τη ζεστασιά που αισθανόμαστε εδώ στη γη, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι όλο το φως θα δημιουργήσει μόνο θερμότητα. Η θερμοκρασία είναι η μέση ταχύτητα που έχει μια ομάδα ατόμων, όσο κινείται, τόσο περισσότερη θερμότητα έχει. Το φως φέρνει ορμή αφού η ορμή είναι δίκαιη μάζα φορές ταχύτητα. Αλλά το φως δεν έχει μάζα; Λοιπόν, όχι, αλλά έχει ισοδυναμία ενέργειας / μάζας, περιγράφεται καλύτερα με μία από τις πιο διάσημες εξισώσεις του Αϊνστάιν E = mc². Αναδιατάχθηκε για τη μάζα και η εξίσωση μπορεί να αντικατασταθεί από τον νόμο ορμής, αντλώντας την εξίσωση για το ορμή του φωτός.

Δεδομένου ότι το φως φέρνει ορμή, η ενέργειά του μπορεί να μεταφερθεί σε σωματίδια, σαν μια μπάλα του τένις που χτυπά ένα μπάσκετ. Πετάξτε την μπάλα αρκετά σκληρά και θα πρέπει να μπορείτε να κάνετε το μπάσκετ να κινηθεί. Τα μόρια των αεροπορικών ταξιδιών είναι περίπου 4000 km / h, καθιστώντας τα πολύ δύσκολα να μελετήσουν καθώς δεν μένουν σε μια περιοχή για πολύ καιρό. Τα λέιζερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύλληψη ατόμων σε ένα Magneto Optical Trap, ή MOT- το οποίο λειτουργεί παρόμοιο με το αποτέλεσμα μιας προσγείωσης μύγας σε μια παχιά επίστρωση μελάσσας- μεταγλώττιση έτσι το αποτέλεσμα »οπτική μελάσα " . Αλλά πώς μπορείς να επιβραδύνεις τα άτομα, αν το φως θέλει πάντα να σπρώχνει; Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια μέθοδο για να ωθήσουν μπροστά του κινούμενου σωματιδίου με λέιζερ, το οποίοαφαιρεί την ταχύτητα που είχαν τα σωματίδια, μειώνοντας τη συνολική ορμή του.

Τα φαινόμενα ανακαλύφθηκαν από τον Steven Chu το 1985 και είναι γνωστό ως ψύξη με λέιζερ. Ο Steven και οι συνεργάτες του τοποθέτησαν πολλαπλά λέιζερ μέσα σε ένα θάλαμο αερίου σχηματίζοντας ένα σχήμα "t" στο κέντρο. Καθώς τα σωματίδια επιπλέουν, τελικά κάποιος θα παγιδευτεί στη μέση των λέιζερ όπου βομβαρδίστηκε με φωτόνια που χτυπούν ακριβώς στις αντίθετες κατευθύνσεις που το σωματίδιο προσπαθούσε να κινηθεί. Αυτό δημιούργησε ένα εφέ παρόμοιο με ένα άτομο που προσπαθεί να ποδηλατήσει ενάντια στον άνεμο. Όσο ισχυρότερη είναι η δύναμη του ανέμου προς την αντίθετη κατεύθυνση, τόσο πιο δύσκολη και συνεπώς πιο αργή η ποδηλασία θα ταξιδεύει - τελικά θα σταματήσει όταν ο άνεμος έγινε πολύ δυνατός (ας ελπίσουμε ότι δεν ήταν σε έναν τυφώνα).

[Πηγή εικόνας: Asaf]

Τα σωματίδια ψύχθηκαν μέχρι περίπου 0 k, ο μαγικός αριθμός. Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται εξαιρετικά να αποκτήσουν μηδέν kelvin προκειμένου να αναδείξουν τη μέγιστη κβαντική επίδραση που έχουν τα υποατομικά σωματίδια. Το όμορφο πράγμα για τα σωματίδια είναι ότι τα μικρά ηλεκτρόνια που φερμουάρ γύρω από τον πυρήνα μπορούν να δώσουν μόνομερικοίδεδομένα - ποτέ όλα (αυτό είναι μια κβαντική ιδιότητα). Είτε μπορείτε να ξέρετε ακριβώς πόσο γρήγορα πηγαίνει ένα ηλεκτρόνιο χωρίς καμία ιδέα για το πού βρίσκεται, ή μπορείτε να ξέρετε πού βρίσκεται το ηλεκτρόνιο, αλλά δεν έχετε απολύτως ιδέα πόσο γρήγορα πηγαίνει. Ουσιαστικά, οι επιστήμονες που ψύχιζαν τα σωματίδια επιβράδυναν τα ηλεκτρόνια μέχρι το σημείο του μηδέν kelvin, το μισό δισεκατομμύριο ενός βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν. Η πιο κρύα θερμοκρασία στο γνωστό σύμπαν βρίσκεται στο Νεφέλωμα του Μπούμερανγκ, κάθεται σε ένα βολικό 1 Κ (–458 βαθμούς Φαρενάιτ ή –272 βαθμούς Κελσίου) κάνοντας το πιο κρύο μέρος στο σύμπαν Γη.Στα 0 k τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να βρίσκονται στην άλλη πλευρά του σύμπαντος επειδή η ταχύτητα ήταν σχεδόν ακριβώς γνωστή, πράγμα που σημαίνει ότι κανείς δεν ήξερε πού ήταν το ηλεκτρόνιο. Αυτό ξεκλειδώνει ένα όμορφο φαινόμενο που ονομάζεται υπεραγωγιμότητα και διαμαγνητισμός - μια άλλη συναρπαστική κατάσταση της ύλης.

[Πηγή εικόνας: NASA, το Νεφέλωμα της Μπούμερανγκ]

Η συμβατική σκέψη δεν θα αποφέρει νέα αποτελέσματα. Ποιος θα πίστευε ότι η χρήση λέιζερ δεν θα παράγει μόνο την πιο κρύα θερμοκρασία Γη, αλλά η πιο κρύα θερμοκρασία στογνωστό σύμπαν;Η επιστήμη είναι σημαντική για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του σύμπαντος, το οποίο μπορεί να ξεκλειδώσει τα μυστικά του πώς δημιουργήθηκαν οι άνθρωποι και τα πάντα. Η επιστήμη συνεχίζει να βελτιώνεται με πρωτοφανείς ρυθμούς, αλλάζοντας και διαμορφώνει για πάντα το μέλλον και τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε.

ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Η τροποποιημένη μέθοδος λέιζερ δημιουργεί μονάδες Micro Energy

Γράφτηκε από τον Maverick Baker


Δες το βίντεο: Disruption - Day 2 - Part 1 ENG (Αύγουστος 2022).