Der Zeno-Effekt ist bestätigt: Atome bewegen sich nicht, wenn man sie betrachtet
Die Absolventen der Cornell University, Yogesh Patil und Srivatsan Chakram sowie der Physikprofessor Mukund Wengelatore am Ultracold LabEine der seltsamsten Vorhersagen der Quantentheorie - dass sich das System nicht ändern kann, während Sie es beobachten - wird durch ein Experiment an der Cornell University (USA) bestätigt. Die Arbeit öffnet die Tür zu grundlegend neuen Möglichkeiten zur Steuerung und Steuerung des Quantenzustands von Atomen und kann zur Schaffung neuer Sensoren führen.Die Experimente wurden im Ultracold Lab durchgeführt, einer Gruppe unter der Leitung von Physikprofessor Mukund Vengalattore, der das erste Programm der Universität zur Untersuchung der Eigenschaften von auf 0,000000001ºK gekühlten Materialien gründete. Die Ergebnisse sind veröffentlicht am 2. Oktober 2015 in der Zeitschrift Physical Review Letters.Die Doktoranden Yogesh Patil und Srivatsan Chakram erzeugten und kühlten eine Wolke von etwa einer Milliarde Rubidiumatomen in einer Vakuumkammer zwischen sich kreuzenden Laserstrahlen. In diesem Zustand reihen sich die Atome wie ein fester Kristall in einem geordneten Gitter aneinander. Gleichzeitig manifestiert sich der Effekt des Tunnelns bei extrem niedrigen Temperaturen, wenn sich Atome im Gitter von einem Ort zum anderen bewegen. Heisenbergs berühmtes Unsicherheitsprinzip besagt, dass Position und Geschwindigkeit eines Teilchens zusammenhängen und nicht gleichzeitig genau gemessen werden können. Die Temperatur ist ein Maß für die Partikelgeschwindigkeit. Unter extremen Bedingungen nahe dem absoluten Nullpunkt ist die Teilchengeschwindigkeit minimal, so dass sie eine Vielzahl von Orten haben: Wenn Sie sie betrachten, können sich Atome an einer Stelle des Gitters oder an einer anderen befinden.Forscher haben bewiesen, dass sie das Quantentunneln unterdrücken können , indem sie häufig Atome beobachten . Der sogenannte Quanten-Zeno-Effekt , benannt nach dem griechischen Philosophen, wurde erstmals 1954 von Alan Turing vorhergesagt. 1978 beschrieben die amerikanischen Physiker Baydyanat Mizra und George Sudarshan den Effekt und nannten ihn nach dem antiken griechischen Denker Zeno von Elea. Der Name des Effekts geht auf Zenos Aporia des Pfeilfluges zurück .Der fliegende Pfeil ist bewegungslos, weil er zu jedem Zeitpunkt eine gleiche Position einnimmt, dh in Ruhe ist; da es zu jedem Zeitpunkt ruht, ruht es zu jedem Zeitpunkt, dh es gibt keinen Zeitpunkt, in dem der Pfeil eine Bewegung ausführt.
Ein solch seltsames Phänomen wird in der Quantenwelt beobachtet. Im Prinzip kann ein Quantensystem durch kontinuierliche, häufig wiederholte Beobachtungen „eingefroren“ werden.Frühere Experimente haben das Vorhandensein des Zeno-Effekts in den Spins subatomarer Partikel nachgewiesen, und dies ist die erste Demonstration des Effekts auf atomarer Ebene.Professor Wengelatore erklärte, dass sie während des Experiments eine so gute Kontrolle über das Atomgitter haben, dass sie nicht nur seinen Zustand einfrieren, sondern auch seine Arbeit „einstellen“ können, indem sie die Parameter für die Beobachtung von Atomen ändern. Diese Einstellung ermöglicht es Ihnen, den Effekt des "aufkommenden Klassizismus" hervorzurufen, wenn sich Atome nach den Vorstellungen der klassischen Physik zu verhalten beginnen. Alle Quanteneffekte verschwinden.
Atome wurden unter einem Lasermikroskop des ursprünglichen Designs beobachtet., wodurch Atome fluoreszierten, um die Beobachtung zu erleichtern. In Abwesenheit von Beleuchtung tunnelten die Atome frei, und sobald der Laser eingeschaltet wurde, wurde das Tunneln stark reduziert. "Dies gibt eine beispiellose Kontrolle über das Quantensystem, möglicherweise sogar über einzelne Atome", sagte Yogesh Patil, einer der Autoren der wissenschaftlichen Arbeit. Atome in diesem Zustand sind äußerst empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, mit denen beispielsweise eine neue Generation überempfindlicher Sensoren entwickelt werden kann.Source: https://habr.com/ru/post/de385831/
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