Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriQeyri-səlis konturlu nanohissəciyi göstərən şəkil – bir növ delokalizasiyanın bədii təəssüratı. Sol və sağdakı səs-küylü traektoriyalar delokalizasiyadan sonra nə baş verdiyini göstərir. Solda, traektoriyalar dar bir genişliyə yayılmışdır və dəqiq lokalizasiyanı göstərir. Sağda, bunun əvəzinə, delokalizasiya nəticəsində yayılma daha böyükdür. Həmçinin, yayılmanın salınımları harmonik potensialda sıxışdırılmış delokalizasiya vəziyyətinə xasdır. Kredit: Nicola Carlon Zambon.

Kvant mexanikası nəzəriyyəsi təxmin edir ki, hissəciklərə bənzər davranış nümayiş etdirməklə yanaşı, bütün ölçülü hissəciklər də dalğavari xüsusiyyətlərə malik ola bilər. Bu xassələri dalğa funksiyası, hissəciyin hərəkətlərini və onun müəyyən bir mövqedə olma ehtimalını təsvir edən kvant sistemlərinin riyazi təsviri ilə təqdim etmək olar.

Fiziklər bir çox kiçik hissəciklərin dalğa funksiyalarını hazırlaya bilsələr də, daha böyük hissəciklərin funksiyalarını hazırlamaq indiyə qədər çətin olmuşdur. Bu, əsasən, daha böyük hissəciklərin dalğaya bənzər davranışının klassik hissəciklərə bənzər davranışlarından daha çox arzuolunmaz qarşılıqlı təsirlərlə məhv olmağa meylli olmasıdır.

ETH Zurich və Barselona Fotonik Elmlər İnstitutunun tədqiqatçıları bu yaxınlarda daha böyük hissəciklərin dalğa funksiyasını təsvir etməyə kömək edə biləcək yeni bir üsul təqdim etdilər. Fiziki İcmal Məktublarında dərc olunan məqalədə qeyd olunan onların təklif etdiyi yanaşma, optik olaraq qaldırılmış nanohissəciyin dalğaya bənzər davranışının yaxşı müəyyən edilmiş məsafədə qaldığı məsafə olan koherens uzunluğunu artırmaq üçün kvant sıxma kimi tanınan texnikadan istifadə edir.

Məqalənin ilk müəllifi Massimiliano Rossi Phys.org-a “Kvant fizikasının ən gözəl nümayişlərindən biri maddə-dalğa müdaxiləsidir ” dedi. “Bu göstərir ki, bizim adətən hissəciklər kimi davranmasını gözlədiyimiz nəhəng cisimlər də dalğalar kimi – su üzərində dalğalar kimi davrana bilər. Nəzəri olaraq, bu dalğaya bənzər davranış təkcə atomlara deyil, həm də daha böyük və daha “adi” obyektlərə aiddir.

“Nanohissəciklər mükəmməl bir nümunədir: onlar təbiətdə hər yerdədir, ölçülərinə görə viruslara bənzəyirlər və biz onlara kiçik toz parçaları kimi baxırıq. Ancaq bir nanohissəcik götürsəniz, onu ətrafdan çox yaxşı təcrid etsəniz və hərəkətinə nəzarət etsəniz, kvant mexanikası onun da müdaxilə göstərəcəyini proqnozlaşdırır.”

Rossi və onun həmkarları hissəciklərin optomexaniki levitasiyasına diqqət yetirən digər fiziklərlə birlikdə bu ideyanı illərdir eksperimental şəkildə həyata keçirməyə çalışırlar. Bununla belə, indiyə qədər fərdi nanohissəciklərdə müdaxilənin müşahidəsinə nail olmaq çətin olmuşdur.

“Bir neçə il əvvəl əldə edilmiş əsas mərhələ nanohissəciyin kvant əsas vəziyyətinə qədər soyudulması idi, bu da onu dəqiq müəyyən edilmiş hərəkət dalğa paketinə yerləşdirmək deməkdir” dedi Rossi. “Problem ondadır ki, bu dalğa paketi çox dardır – cəmi bir neçə pikometr eni. Müdaxiləni müşahidə etmək üçün eyni kiçik miqyaslı difraksiya ızgarasına ehtiyacınız olacaq , onu qurmaq çətin, hətta qeyri-mümkündür. Bu, bu işin arxasında duran fikrə gətirib çıxardı: daha kiçik ızgara etmək əvəzinə, niyə dalğa paketini daha böyük etməyək?”

Komandanın son araşdırmasının əsas məqsədi nanohissəciklərin kvant dalğa paketini artırmağa çalışmaq olub. Əgər onlar bu dalğa paketini kifayət qədər genişləndirə bilsələr, optik olaraq qaldırılmış nanohissəciklərlə müdaxilə təcrübələri üçün qapını aça bilərlər.

“Əsas prinsip sadədir və birbaşa dərsliklərdən gəlir” dedi Rossi. “Optik maqqaş kimi harmonik potensialda Qauss dalğa paketi sıx şəkildə qapalı vəziyyətdə qalır (bizim vəziyyətimizdə təxminən saat 22). Amma birdən potensialı aradan qaldırsanız, delokalizasiya baş verir: dalğa paketi zaman keçdikcə yayılır və “ölçüsü”nü artırır. Təbii ki, praktikada biz sadəcə olaraq nanopartikulanı söndürə bilmərik.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Bu çətinliyin öhdəsindən gəlmək üçün Rossi və onun həmkarları istifadə etdikləri optik tələni müvəqqəti olaraq zəiflətdilər. Bunu etdikdə, hissəciyin dalğa paketinin əvvəlcə genişləndiyini, lakin sonra tələ tərəfindən yenidən sıxılaraq orijinal ölçüsünə qayıtdığını gördülər.

Rossi, “Bu baş verməzdən əvvəl sıx tələyə qayıtmaqdır” dedi. “Bu yolla, dalğa paketi genişlənmiş ölçüsünü saxlayır və bizə daha böyük bir delokalizasiya verir. Bu üsulla biz nanohissəciklərin delokalizasiyasını 70 pm-ə qədər artıra bildik – əsas vəziyyətin koherens uzunluğundan iki dəfə çox. Mütləq mənada bu, difraksiya təcrübələri üçün hələ də kiçikdir, lakin bu, ideyanın işlədiyini sübut edir.”

Tədqiqatçılar yeni hazırladıqları metoddan istifadə edərək, əvvəlki təcrübələrdə bildirilmiş dar əsas vəziyyət həddini aşa bildilər və nanohissəciklərin kvant dalğa paketini idarə olunan şəkildə aktiv şəkildə genişləndirə bildilər. Prinsipcə, onların yanaşması da genişləndirilə bilər ki, bu da nəhayət, nəhəng obyektlərlə müdaxilə təcrübələrinə imkan verə bilər.

“Əgər prosesi bir neçə impulsla təkrar etsək, delokalizasiya eksponent olaraq arta bilər – dekoherensiyanın aşağı səviyyədə saxlandığını fərz etsək” dedi Rossi. “Bu, bir gün nanohissəciyin öz ölçüsü ilə müqayisə edilə bilən koherens uzunluqlarına çatmağı real edir. Buna nail olmaq, nəhəng obyektlərə maddə-dalğa müdaxiləsinə doğru böyük bir addım olardı.”

Rossi və onun həmkarlarının son işi tezliklə digər fizikləri havaya qalxan hissəciklərin kvant delokalizasiyasını həyata keçirmək üçün oxşar yanaşmalar hazırlamağa ruhlandıra bilər. Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar istifadə etdikləri optik sistemdə dekoherensiyanın qarşısını almaq üçün effektiv strategiyalar hazırlamağa ümid edirlər.

“Hal-hazırda, dekoherensiyanın əsas mənbəyi optik maqqaşın səpələdiyi fotonlardan qaynaqlanır” dedi Rossi. “Bunun öhdəsindən gəlmək üçün qrupumuzda levitasiya üçün hibrid yanaşma inkişaf etdiririk: biz optik maqqanı ionlar üçün istifadə olunanlara bənzər elektrik dördqütblü tələ ilə birləşdirəcəyik.

“Belə tələlər son dərəcə aşağı dekoherens dərəcələri ilə həbsi təmin edə bilər – təkcə optik cımbızlarla mümkün olandan çox aşağı. Bu, bizə delokalizasiyanı daha da irəli aparmağa imkan verəcək və nəticədə həqiqətən makroskopik obyektlərə kvant müdaxiləsini hədəfləyəcək.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: M. Rossi et al, Levitated Nanohissəciklərin Quantum Delocalization, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/2yzc-fsm3 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2408.01264

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv  

© 2025 Science X Network