物理学家在最大的物体中诱导一动不动的量子状态

2021-06-24 15:28:09

“静止”在量子和真实世界的鳞片上具有非常不同的含义 - 一个看起来完美留在我们的物体实际上由嗡嗡声和反弹的原子组成。现在,科学家们已经设法减慢了原子,几乎在最大的宏观规模对象中完成了完整的停止。

给定物体的温度直接绑定到其原子的运动 - 基本上,它的原子越热,周围的原子越多。通过延伸,物体如此寒冷的点,即其原子变得完全静止,一种被称为绝对零(-273.15°C,-459.67°F)的温度。

科学家们已经能够将原子和一组原子陷入绝对零的分数,几十年来,诱导称为动机地面状态。这是一个伟大的起点,然后创造异国情调的物质状态,例如过多的物质或似乎具有阴性质量的流体。

可以理解的是,与较大的物体更难做,因为它们由更多的原子组成,这些原子都与周围环境互动。但现在,一个大型的国际科学家团队已经破坏了最大的物体的记录,以诱导运动地位(或者非常接近一个,无论如何)。

大多数情况下,这些实验是用数百万原子云进行的,但在10kg(22磅)的物体上进行新试验,该物体几乎含有几乎八月原子。奇怪的是,“对象”不仅仅是一个东西本身,而是四种不同物体的组合运动,每个物质为40公斤(88磅)。

研究人员在Ligo进行了实验,这是一个巨大的设施,该设施,用于检测在地球上的引力波。它通过将激光射击两个4公里(2.5英里)的隧道,并用镜子弹回镜子 - 这些镜子是新研究冷却到动机地面状态的物体。

冷却原子原则上很简单 - 您只需用相等且相反的力抵抗其运动。但这需要极其精确地测量运动,并进一步复杂化,测量它们的行为可以对它们产生新的力量。

有趣的是,新的研究用它来到球队的优势。在Ligo的激光器中的光照光子在反弹时在镜子上施加微小的凸起,并且可以在以后的光子中测量这些干扰。由于光束是恒定的,科学家们有足够的数据关于镜子中原子的动作的数据 - 这意味着它们可以设计完美的抵消力。

为此,研究人员将电磁铁连接到每个镜子的后部,这几乎将它们的集体运动降低到动机地位。镜子移动的宽度小于一个质子的宽度,基本上冷却到清晰的77 nanokelvins - 绝对零的毛发。

“这与温度原子物理学家酷酷的原子可以达到其基地,这是一百万个原子的小云,称重皮科科技,”项目主任Vivishek Sudhir说。 “所以,这很值得注意的是,你可以冷却一些更重的东西到同一个温度。”

该团队表示,这种突破可以在宏观尺度上实现新的量子实验。

“没有人曾经观察到重力在大规模的量子州的作用,”Sudhir说。 “我们已经证明了如何在量子状态中准备千克级对象。这最终打开了对重力可能影响大量子物体的实验研究的实验研究,迄今为止只有梦想。“