خبر

  • تک بورد - محققان یک جسم 40 کیلوگرمی را تقریباً به حالت زمینی کوانتومی خنک می کنند

    محققان یک جسم 40 کیلوگرمی را تقریباً به حالت زمینی کوانتومی خنک می کنند
    11 روز و 10 ساعت قبل

    آینه های آشکارساز موج گرانشی LIGO خنک می شوند - بسیار خنک.
    اشیایی که از قوانین مکانیک کوانتوم پیروی می کنند ، رفتاری کاملا متفاوت از آنچه در جهان آشنا اطراف ما دارند ، دارند. این تفاوت به یک س obviousال واضح منجر می شود: آیا می توان یک چیز روزمره را شروع کرد که مانند یک جسم کوانتومی رفتار کند؟

    اما دیدن رفتار کوانتومی مستلزم محدود کردن فعل و انفعالات یک جسم با محیط آن است ، که با بزرگتر شدن اجسام دشوارتر می شود. با این وجود ، پیشرفت هایی در زمینه افزایش اندازه اجسامی که می توانیم در یک حالت کوانتومی قرار دهیم ، وجود دارد ، از نوسانگرهای کوچک و حتی دانه های شن و ماسه از نمونه های قابل توجه است.

    تاکنون ، محققان عمدتا با مقیاس گذاری به این چالش نزدیک شده اند سیستم هایی که کار با آنها نسبتاً آسان بود. اما در شماره امروز Science ، محققان گزارش داده اند كه آنها نزدیك شده اند كه یك جسم بزرگ را در حالت كوانتومی زمین قرار دهند. یک جسم واقعاً بزرگ: آینه های 40 کیلویی رصدخانه موج گرانشی معروف به LIGO.

    در چرخش

    آینه ها در عملکرد LIGO نقش اساسی دارند. آنها در انتهای مخالف تونل های طولانی قرار می گیرند ، اجازه می دهد تا نور لیزر بارها و بارها در امتداد تونل ها به عقب و جلو بپرد. این مسافت باعث می شود تا مسافتی که توسط نور طی می شود بسیار بزرگتر شود و بنابراین احتمال تأثیر قابل اندازه گیری از یک موج گرانشی عبوری را بیشتر می کند.

    هر گونه نویز در آینه ها باعث می شود عملکرد ردیاب با مشکل روبرو شود ، بنابراین " به طرق مختلف تثبیت شده است. برای شروع ، آنها سنگین هستند و وزن آنها 40 کیلوگرم (88.2 پوند) است. آنها همچنین از کابل های صلب آویزان هستند ، که آینه را به چیزی شبیه به آونگ تبدیل می کند. سرانجام ، یک سیستم میرایی موقعیت آینه را خوانده و برای نگه داشتن آن در محل مورد نظر خود نیرو وارد می کند.

    تبلیغات

    این سیستم میرایی کلید آزمایش فعلی بود. چند الکترود طلا روی سیستم وجود دارد و این خود آینه ها را قطبی می کند. این اجازه می دهد تا ولتاژهای کنترل نیرو را به آینه وارد کنند. اندازه گیری های محل و حرکت آینه پردازش می شود و نیروهای جبرانی محاسبه می شود و سیگنالهای مناسب برای اعمال آن نیرو از طریق سیستم الکتریکی تولید می شود.

    این سیستم دارای تأخیر لازم است ، زیرا محاسبات مربوطه در حلقه کنترل بلافاصله انجام نمی شود. و از آنجایی که سیستم به عنوان یک آونگ عمل می کند ، هر نیرویی که به آن وارد شود می تواند برای کاهش سرعت نوسان فعلی آن عمل کند و یا اینکه آن را با سرعت دیگری متغیر کند.

    بازخورد خنک کننده

    خوشبختانه ، تأخیر موجود در اینجا تبدیل شد به جای تغییر فرکانس آن ، سیستم را کاهش می دهد. (این از نظر فنی فقط برای یک حالت واحد یا دامنه فرکانس تاب آونگ صدق می کند.) با گذشت زمان ، چون سیستم مرتباً اصلاح می شد ، نتیجه این بود که انرژی از سیستم خارج می شود و به طور م itثر آن را خنک می کند. با پایان یک دوره عملیاتی ، محققان تخمین می زنند که دمای موثر آن فقط 77 نانو کلوین یا بسیار نزدیک به صفر مطلق است. از ارتعاش در پایان این فرآیند ، احتمالاً 11 آیفون در آینه 40 کیلویی وجود داشت. این حالت پایه کوانتومی نیست که شامل تخلیه سیستم تلفنهای گوناگون باشد. اما کاملاً نزدیک است و به طور بالقوه می تواند از قبل برای مطالعه پدیده های کوانتومی روی اجسام بزرگ مفید باشد. در غیر این صورت ، رسیدن به آنجا پیشرفت چندانی نخواهد داشت.

    جالب ترین چشم انداز نویسندگان این است که حرکت آونگ نیز به اثرات گرانشی بستگی دارد ، که ما نتوانسته ایم با مکانیک کوانتوم آشتی کند. کار جدید ، آنها پیشنهاد می کنند ، "اشاره به چشم انداز دلهره آور مطالعه عدم تجانس گرانش در سیستم های کوانتومی عظیم است." و در مقایسه با یک دانه شن و ماسه ، 40 کیلوگرم مسلماً واجد شرایط عظیم است.

    علم ، 2021.





خبرهای دیگر از علوم پایه