کشف رفتار روباه و خرگوش در دنیای کوانتومی
به گزارش بی بی سرور، مصداق ضرب المثل من بدو آهو بدو، یا رفتار موش و گربه ای یا تعقیب و گریز روباه و خرگوش، در دنیای کوانتومی هم می تواند وجود داشته باشد. دانشمندان چنین تعاملات متضادی را در سیستم های کوانتومی پیدا کردند. این فناوری می تواند در صنعت هم کاربرد داشته باشد و بتوان از آن برای تولید ابزارهای بسیار دقیق استفاده نمود.
به گزارش بی بی سرور به نقل از ایسنا، محققان دانشگاه بازل نشان داده اند که سیستم های کوانتومی هم می توانند تعاملات متضاد (antagonistic interactions) داشته باشند، به این معنا که یک عامل، عامل دیگر را جذب می کند، اما عامل دوم تلاش کند که از دست عامل اول فرار کند. چنین تعاملاتی می تواند با استفاده از اتم های سرد که به یکدیگر متصل هستند، تحقق یابد.
در درسهای فیزیک ما یاد گرفته ایم که بارهای همنام یکدیگر را دفع می کنند، اما بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند. این تعاملات متقابل به نظر بدیهی و آشنا می رسند. با این وجود، طبیعت همیشه این گونه نیست. بعنوان مثال، در رابطه شکارچی و شکار، روباه بسمت خرگوش جذب می شود و آنرا تعقیب می کند، اما خرگوش از روباه فرار می کند. تا وقتی که روباه خرگوش را نگیرد، این تعامل منجر به شکلی پویایی می شود که در سیستم های دیگر مانند نانوذرات یا کلوئیدها هم دیده می شود.
توبیاس نادولنی، کریستوف برودر و دکتر ماتئو برونلی از دانشگاه بازل نشان داده اند که چنین تعاملات متضادی (A جذب B می شود، اما B از A دور می شود و فرار می کند) به صورت نظری می تواند در دنیای کوانتومی وجود داشته باشد. نتایج کار آنها در مجله علمی Physical Review X انتشار یافته است. این مقاله همینطور دستورالعملی برای تحقق این تعاملات متضاد در عمل عرضه می دهد.
نادولنی، دانشجوی دکترا، می گوید: مشخص نبود که آیا چنین تعاملات متضادی در فیزیک کوانتومی امکانپذیر است یا نه، چونکه فرمول های ریاضی معمولا به تعاملات متقابل منجر می شوند.
برای ایجاد موقعیت شکارچی-شکار در دنیای کوانتومی، محققان به سیستم های کوانتومی باز روی آوردند. در چنین سیستم هایی، انرژی به صورت مداوم از خارج به ذرات کوانتومی تزریق می شود، مثلا در چارچوب نور که سبب می شود ذرات فعال شوند. علاوه بر این، ذرات باید به روش خاصی بر یکدیگر تاثیر بگذارند تا یک تعامل متضاد ایجاد شود.
برونلی، پژوهشگر پسادکترا، می گوید: در ابتدا هیچ ایده ای نداشتیم که آیا این کار جواب می دهد یا نه و محاسبات طولانی ای برای رسیدن به نتیجه لازم بود.
اما نتیجه به وضوح نشان داد که ذرات کوانتومی واقعا می توانند مانند روباه و خرگوش رفتار کنند. یکی از نتایج این تعاملات اینست که سیستم کوانتومی هیچگاه به حالت سکون نمی رسد و همیشه در حرکت است.
این پویایی می تواند منجر به تشکیل بلورهای زمانی شود که در آن یک دینامیک خاص به صورت دوره ای تکرار می شود، بدون این که ریتمی از خارج تحمیل شود. برونلی توضیح می دهد: این نتیجه، شبیه به یک کریستال معمولی است که در آن تقارن فضایی به صورت خودبه خودی شکسته می شود و اتم ها به صورت منظم آرایش می یابند، با این تفاوت که این نظم در فضا ایجاد نمی گردد، بلکه در زمان ایجاد می شود.
به قول محققان، چنین سیستم کوانتومی بازی می تواند با استفاده از اتم هایی که به صورت مداوم توسط نور لیزر تحریک می شوند، تحقق یابد. دو گروه از این اتم ها که از نظر فضایی جدا شده اند، توسط دو موج بر (مانند کابل های فیبر نوری) به یکدیگر متصل می شوند، به صورتی که نور فقط در یک جهت در هر موج بر حرکت می کند.
در شرایط خاص، این شرایط می تواند منجر به یک تعامل متضاد بین فازهای اسپین اتم ها شود که میتوان آنها را بعنوان فلش های کوچک چرخان تصور کرد؛ فازهای گروه A (که نشان می دهند اسپین ها در کجای چرخه خود هستند) می خواهند با فازهای گروه B هم راستا شوند، در حالیکه فازهای گروه B تلاش می کنند تا حد امکان با فازهای گروه A متفاوت باشند.
نادولنی می گوید: امیدواریم که نتایج ما الهام بخش سایر محققان جهت بررسی سیستم های کوانتومی با تعاملات متضاد باشد.
او همینطور برخی کاربردهای عملی را برای این نتایج جالب قصد دارد. بعنوان مثال، بینش های به دست آمده توسط محققان این پروژه می تواند به تحقق مکانیسم های ساعتهای اتمی با قابلیت اطمینان بالا کمک نماید.
منبع: bbserver.ir
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب