Капли квантовой механики

03.01.2018

Группа ученых-физиков из Института фотонных наук (Institute of Photonic Sciences, ICFO), Барселона, Испания, создала капельки жидкости, которые в 100 миллионов раз меньше обычных капелек воды и которые подчиняются исключительно законам странной квантовой механики. Капельки были созданы в узлах оптической решетки-ловушки из лазерных лучей, и даже в таком микроскопическом масштабе они демонстрировали все основные свойства капель жидкости - сохраняя свою форму и объем вне зависимости от температуры. Однако, капли этой квантовой жидкости были намного более плотными, чем любые другие капли жидкости, существующие при нормальных условиях.

Для того, чтобы создать капельки квантовой жидкости испанские ученые охладили газ, состоящий из атомов калия, до температуры в -273,15 градусов Цельсия. При такой температуре из атомов сформировался конденсат Бозе-Эйнштейна, состояние вещества, при котором все его атомы синхронизированы друг с другом на квантовом уровне, за счет чего весь конденсат ведет себя, подобно одному большому атому, подчиняющемуся исключительно законам квантовой физики.

Когда исследователи объединили два независимых конденсата, из них сформировались капельки квантовой жидкости. Нечто подобное ученым удавалось осуществить и ранее, вещество этих капелек было связано силами электромагнитных взаимодействий между молекулами. В отличие от этого, капельки, полученные испанскими учеными, сохраняли свою форму за счет явления "квантовых флуктуаций".

Квантовые флуктуации являются следствием принципа неопределенности Гейзенберга, согласно которому квантовые частицы не имеют строго определенных параметров. Их параметры, такие как энергетический уровень, положение и ориентация в пространстве могут быть описаны только с точки зрения вероятности. И если взять эти вероятности текущего положения квантовых частиц, скоростей и направлений их движения, можно вычислить величину их взаимодействий, которые проявляется в виде давлении. Но самым интересным является то, что если сложить силу и вектора давления всех квантовых частиц, то обнаружится необычный факт, частицы притягиваются друг к другу в большей степени, чем они же отталкиваются друг от друга. И как раз за счет этого притяжения они связываются в капельки квантовой жидкости, способные сохранять свою форму.

Проведенные учеными измерения показали, что капельки квантовой жидкости из атомов калия, являются жидкостью в большей степени, чем капельки обычной сверхтекучей жидкости, жидкого гелия, к примеру. С точки зрения показателя текучести и других основных параметров, свойственных жидкостям, квантовая жидкость превосходит любую сверхтекучую жидкость от двух до восьми порядков величины, что открывает перед учеными-физиками широкие возможности для проведения экспериментов с использованием квантовой жидкости.

Тем не менее, у капелек квантовой жидкости имеются некоторые пределы, которые ограничивают возможности к их применению. К примеру, если количество атомов в одной капельке становится больше определенного значения, то капелька разрушается, а квантовая жидкость превращается в газ, который стремится заполнить все доступное пространство, как и любое другое газообразное вещество.

<< Назад: Неожиданное свойство йогурта 03.01.2018

>> Вперед: 88-дюймовый дисплей OLED 8K от LG 02.01.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Звук может распространяться даже в вакууме 14.08.2023 Финские физики обнаружили, что при определенных условиях звук способен передаваться через идеальный вакуум, противоречащий традиционному пониманию, что звук требует среду для распространения. Для распространения звука обычно необходима материальная среда, через которую вибрации могут передаваться. На Земле это может быть воздух или вода. Звук возникает из-за вибраций, приводящих атомы и молекулы в движение внутри среды. Эти вибрации передаются от одной частицы к другой и интерпретируются человеческим слухом как звук. Идеальный вакуум предполагает отсутствие какой-либо материальной среды. В теории, в таких условиях звук не должен распространяться. Однако ученые из Финляндии обнаружили, что так называемый "вакуум" все же может содержать электрические поля, способные вызывать вибрации в пьезоэлектрических кристаллах. Это может стать ключевым фактором для исследования передачи звука в пустом пространстве. Пьезоэлектрические материалы способны преобразовывать механическую энергию в электрическую и обратно. Применение механического давления к кристаллу создает электрическое поле, а подача электрического поля на кристалл вызывает его деформацию. Исследование показало, что звуковые вибрации могут вызывать механическое напряжение в пьезоэлектрических кристаллах. С использованием оксида цинка как пьезоэлектрического кристалла, физики установили, что этот кристалл способен преобразовывать механическое напряжение в электрическое поле при определенных условиях. Путем размещения двух таких кристаллов рядом друг с другом, один из них может преобразовывать электрическую энергию обратно в механическую, позволяя звуковым волнам проникать через вакуум. Этот эффект оказывается наиболее эффективным при определенных частотах и расстояниях между кристаллами, позволяя ультразвуковым волнам "туннелировать" через вакуум. Это открытие может иметь важные последствия для квантовой информатики и других областей физики. Важно отметить, что хотя в большинстве случаев передача звуковых волн через вакуум оказывается слабой, есть ситуации, когда это происходит с высокой эффективностью и без отражений.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026