В TU Wien (Вена), облака ультрахолодных атомов были изучены в течение многих лет. Они – красивая примерная совокупность, дабы изучить фундаментальные вопросы квантовой физики много-частицы.
Сейчас исследовательская несколько доктора наук Йорга Шмидмайера (Университет Ядерной и Субатомной Физики, TU Wien) отыскала превосходные результаты, каковые не смогут быть растолкованы ни одной из существующих теорий. В то время, когда два ультрахолодных квантовых газа соединены, они смогут синхронизировать спонтанно, колеблющийся в красивый унисон всего по окончании нескольких миллисекунд. Это указывает, что теории из книжек о Bose-Einstein-Condensates должны быть пересмотрены. Результаты были сейчас изданы в издании Physical Review Letters.
Атомы в ловушке«Мы используем специально разработанный чип атома, дабы охладить атомы и поменять их свойства», говорит Йорг Шмидмайер. «Чип может заманить в ловушку много либо тысячи атомов и руководить их коллективными особенностями с электромагнитными полями».Сперва, облако атомов охлаждено к температуре всего нескольких nanokelvins. «После этого применяя чип атома, мы создаем барьер, разделяя облако на две части», говорит Морпех Пинер, студент доктора и первый автор статьи философии в команде Шмидмейера. «В случае если барьер низкий, атомы смогут все еще пройти от одной стороны до другого эффектом, названным квантовым тоннельным переходом. Исходя из этого два облака атома не полностью свободны, они соединены».
В соответствии с квантовой физике, любой объект возможно обрисован как волна. Свойства волны не видимы нам, по причине того, что объекты, мы имеем дело с каждым днем, через чур большие и через чур тёплые. Поведение холодных атомов, но, очень сильно под влиянием этих особенностей волны.Одно из этих особенностей – фаза, которая возможно осознана, сравнив квантовую волну с тикающими часами: «Вообразите два аналогичных часов маятника», говорит Йорг Шмидмайер. «Они смогут быть превосходно синхронизированы, так, дабы эти два маятника оба достигли собственной самой низкой точки в совершенно верно то же самое время, но в большинстве случаев, их перемещение мало вне синхронизации.
В этом случае мы говорим о разности фаз между этими двумя маятниками».В то время, когда два облака атома созданы, они начинают без разности фаз – они превосходно синхронизированы.
Но применяя чип атома, они смогут десинхронизироваться. Квантовой разностью фаз между двумя тучами атома (степень, до которой они вне синхронизации) возможно руководить с громадной точностью. Потом, эти два облака шепетильно проверены, дабы видеть, изменяется ли эта разность фаз со временем.
В случае если два хороших маятника будут соединены круглой резинкой, несколько рассеет часть энергии, и эти два маятника синхронизируют. Что-то подобное происходит с двумя тучами атома: если они соединены, они синхронизируют машинально в страно маленький срок. «Это думается обычным, в то время, когда мы думаем о часах маятника, но в соответствии с известным теориям Bose-Einstein-Condensates, это достаточно страно, по причине того, что у нас нет разложения», говорит Йорг Шмидмайер. «В квантовой совокупности таковой как отечественный, что огражден от внешней среды, мы ожидали бы периоды синхронизации, чередующейся с de-синхронизацией окончательно».Поиск малоизвестного механизма«В ходе десинхронизирования часов мы выводим совокупность из равновесия», говорит Морпех Пинер. «Большая часть теорий до сих пор удачно обрисовывает сцепление Bose-Einstein-Condensates в равновесии, но они недостаточны, дабы обрисовать из обстановки с равновесием и синхронизации, которую мы замечаем».
То, что «квантовые ритмы» двух туч атома являются совершенно верно тем же самым лишь по окончании нескольких миллисекунд, подразумевает существование механизма, что рассеивает энергию. Потому, что совокупность изолирована от ее среды, энергия не может быть рассеяна, но лишь передана. «Сцепление, столь же вычислявшее в теориях книжек, не имеет возможности передать энергию так очень сильно и скоро как мы замечаем. Так либо эти теории пропускают что-то – либо они просто неправы.
Это указывает, что именно отечественное познание сотрудничества между атомами самого должно быть поменяно».С этим открытием удивления исследовательская несколько сохраняет надежду стимулировать предстоящее изучение в данной области. «В итоге, поведение квантовых совокупностей много-тела из есть одной из громадных нерешенных неприятностей современной физики», говорит Йорг Шмидмайер. «Это соединяется со многими фундаментальными вопросами – от страны ранней вселенной прямо по окончании громадного взрыва к вопросу, из-за чего необычные квантовые эффекты смогут лишь наблюдаться довольно маленького масштаба, в то время как громадные объекты подчиняются законам классической физики».