- Klauss Heps un Elliots H. Lībs 1973. gadā pareģoja kvantu mehānismu, kas pazīstams kā superradianta fāžu pāreja.
- Tā tieša novērošana pirmo reizi pavēra durvis nākamās paaudzes kvantu tehnoloģijām.
Šis Ričarda Feinmana, Nobela prēmijas fizikā laureāta par ieguldījumu kvantu elektrodinamikā un viena no 20. gadsimta visatzītākajiem zinātniekiem, citāts lieliski raksturo kvantu fizikas sarežģītību: “Ja jums šķiet, ka jūs to saprotat, jūs īsti nesaprotat kvantu fiziku”. Kvantu mehānika pēta likumus, kas regulē sīku daļiņu pasauli, kā arī mijiedarbību, kurai pakļautas atomu un subatomārās struktūras.
Lielākā daļa šo likumu krasi atšķiras no likumiem, kas mums ir pazīstami pasaulē, kurā dzīvojam. Makroskopiskā pasaule. Daudzi fiziķi pēdējo gadsimtu ir pavadījuši, cenšoties saprast, kā darbojas zināmās kvantu parādības, un ir centušies arī noteikt nezināmus kvantu likumus. Problēma ir tā, ka strādāt ar sīkām daļiņām ir ļoti grūti. Tomēr tas nenozīmē, ka viņi ir neveiksmīgi.
Meklējot neizprotamo superradianta fāžu pāreju
Fiziķi Klauss Heps un Elliots H. Lībs 1973. gadā pareģoja kvantu parādību, kas pazīstama kā superradikālā fāžu pāreja. Vairāk nekā pusgadsimtu zinātnieku aprindas neveiksmīgi centās atrast pierādījumus, kas pārsniegtu teorijas robežas un apstiprinātu šī mehānisma pastāvēšanu. Taču 4. aprīlī viss mainījās. Šajā dienā pētnieku grupa no Raisa universitātes Teksasā (ASV), Šanhajas universitātes (Ķīna), NASA Amesa nacionālās laboratorijas (ASV), Singapūras Nacionālās universitātes un citām zinātniskajām institūcijām publicēja zinātniskajā žurnālā ScienceAdvances rakstu, kurā izskaidro procedūru, ko viņi izmantoja, lai eksperimentāli novērotu šo neizprotamo kvantu parādību.
Izprast, kas ir superradianta fāžu pāreja un visas tās sekas, nav viegli, taču mēs varam gūt diezgan labu priekšstatu par to, kāds ir mehānisms, ja novērojam to kā pēkšņas izmaiņas daļiņu sistēmā, kas liek daudzām no tām sākt uzvesties koordinēti. Ja šī parādība nenotiek, atomi mijiedarbojas vāji un uzvedas nesakārtoti, bet, kad notiek superradiācijas fāžu pāreja, tie sinhronizējas un uzvedas tāpat, radot jaunu vielas stāvokli.
Ja notiek superradiācijas fāzes pāreja, atomi sinhronizējas un uzvedas vienādi.
Pārsteidzošākais ir tas, ka šis jaunais stāvoklis piešķir materiālam makroskopiski neparastas īpašības. Pētniekiem, kurus es minēju pāris rindiņās iepriekš, ir izdevies veikt pirmo tiešo šī mehānisma novērojumu. Viņi to panāca, izraisot pāreju kristālā, kas sastāv no erbija, dzelzs un skābekļa un ir pakļauts -271,7 grādu temperatūrai. Turklāt viņi to pakļāva vismaz 7 teslu magnētiskajam laukam, kas ir vairāk nekā 100 000 reižu spēcīgāks par Zemes magnētisko lauku. Viņu mērķis bija izraisīt superstarojuma fāžu pāreju, saistot daļiņu spinu. Un viņiem tas izdevās.
Spins ir elementārdaļiņām raksturīga īpašība, kas, tāpat kā elektriskais lādiņš, ir atvasināta no to leņķiskā momenta. Pirmie eksperimentālie pierādījumi, kas apstiprināja spina eksistenci, parādījās 1922. gadā, pateicoties vācu fiziķu Otto Šterna un Valtera Gerlaha eksperimentiem, lai gan zinātnieki sāka izprast šīs ārkārtīgi svarīgās elementārdaļiņu īpašības būtību tikai dažus gadus vēlāk. Iemesls, kāpēc nav viegli saprast, kas tieši ir spins, ir tas, ka tā ir kvantu parādība, tāpēc nav gluži pareizi to aprakstīt kā parastu rotācijas kustību telpā.
Tomēr iepriekšējā rindkopā piedāvātais apraksts, ko piedāvāju iepriekšējā rindkopā, bieži tiek izmantots mācību nolūkos, jo tas palīdz mums bez lielas piepūles saprast, par ko ir runa. Lai nu kā, interesantākais ir tas, ka superradianta fāžu pāreja paver durvis nākamās paaudzes kvantu tehnoloģijām. Tas ir patiešām svarīgi. Pēc šajā eksperimentā iesaistīto fiziķu domām, šo mehānismu, iespējams, varētu izmantot, lai izstrādātu kvantu sensorus ar daudz lielāku jutību nekā pašlaik pieejamie. To varētu izmantot arī, lai radītu uzticamākus kubītus kvantu datoriem. Tas izklausās pēc lieliskas idejas. Es ceru, ka jūsu prognozes piepildīsies.
