Сегодня мы поговорим про квантовую механику. Исследователям из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре впервые удалось продемонстрировать странное явление, известное как квантовый эффект бумеранга.
Дэвид Уэлд и его коллеги продемонстрировали эксперимент, который подтвердил идею физика Филипа Андерсона. В далеком 1958 году Андерсон предположил (пишу по-человечески, чтобы поняли не-физики):
если в материале достаточно беспорядка, он не такой симметричный, а электроны в нем туда-сюда бегают, то в какой-то момент времени электроны в материале застревают на одном месте и не могут улететь. Застрявшие электроны не могут двигаться и переносить заряд. А значит, материал больше не может проводить электричество.
В 1958 году физик Филип Андерсон понял, что при достаточном беспорядке электроны в материале становятся локализованными: они застревают на месте, не имея возможности улететь в какую-либо сторону. Зажатые электроны не позволяют материалу проводить электричество. А это значит что? Такой материал становится изолятором. И точно такая же локализация необходима для эффекта бумеранга. А значит, чисто гипотетически ученые нашли переключатель, как из проводников делать изоляторы (в таких темах всегда просят применение, вот пожалуйста, получите, распишитесь).
Как команде Уэлда это удалось? Электроны очень маленькие и невероятно быстрые, поэтому наблюдать за самими электронами не имеет смысла. Помните школьную программу? Там говорилось, что электроны находятся на орбитали. Так вот эта орбиталь - это лишь поверхность, на которой находится электрон в любой момент времени. Поэтому Уэлд и его коллеги решили измерять импульс.
Они охладили сотни тысяч атомов лития почти до абсолютного нуля внутри небольшого вакуумного ящика. Затем с помощью лазеров они расположили атомы в линию и поддерживали их в определенном квантовом состоянии, которое, как они надеялись, выявит эффект бумеранга. После этого исследователи снова использовали лазер, чтобы подтолкнуть атомы. Это привело к тому, что атомы перешли от нулевого среднего импульса к положительному среднему импульсу. Если бы речь шла о макромире и мы бы толкали футбольные мячи, то они бы откатились. Но в квантовом мире свои законы. И из-за эффекта квантового бумеранга команда обнаружила, что средний импульс атомов вскоре возвращается к нулю.
Меня каждый раз поражает, как мы (человечество) подтверждаем теории на уровне элементарных частиц. Мы ведь при всем желании не можем увидеть электрон, но знаем, что делает этот паршивец. Ну разве мы не волшебники? Гарри Поттер отдыхает!
Спасибо, что дочитали до конца и помогли в моем нелегком деле: я коплю на телефон с помощью написания научно-популярных статей - каждый раз дочитывая и делясь моей статьей, вы помогаете мне парочкой рублей.