کشف رفتار روباه و خرگوش در دنیای کوانتومی
بیست و یکم: بیست و یکم: مصداق ضرب المثل من بدو آهو بدو، یا رفتار موش و گربه ای یا تعقیب و گریز روباه و خرگوش، در دنیای کوانتومی نیز می تواند وجود داشته باشد. دانشمندان چنین تعاملات متضادی را در سیستم های کوانتومی پیدا کردند. این فناوری می تواند در صنعت نیز کاربرد داشته باشد و بتوان از آن برای تولید ابزارهای بسیار دقیق استفاده کرد.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا، محققان دانشگاه بازل نشان داده اند که سیستم های کوانتومی نیز 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 بهره گیری 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 اینگونه نیست. به عنوان مثال، در رابطه شکارچی و شکار، روباه به سوی خرگوش جذب می شود و آنرا تعقیب می کند، اما خرگوش از روباه فرار می کند. تا آن زمان که روباه خرگوش را نگیرد، این تعامل منجر به صورتی پویایی می شود که در سیستم های دیگر مانند نانوذرات یا کلوئیدها نیز 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) بطور نظری می تواند در دنیای کوانتومی وجود داشته باشد. نتایج کار آنها در مجله علمی Physical Review X انتشار یافته است. این مقاله همین طور دستورالعملی برای تحقق این تعاملات متضاد در عمل ارائه می دهد.
نادولنی، دانشجوی دکترا، می گوید: مشخص نبود که آیا چنین تعاملات متضادی در فیزیک کوانتومی ممکن است یا نه، برای اینکه فرمول های ریاضی به طور معمول به تعاملات متقابل منجر می شوند.
برای ایجاد موقعیت شکارچی-شکار در دنیای کوانتومی، پژوهشگران به سیستم های کوانتومی باز روی آوردند. در چنین سیستم هایی، انرژی بطور مداوم از خارج به ذرات کوانتومی تزریق می شود، بطورمثال در قالب نور که موجب می شود ذرات فعال شوند. علاوه بر این، ذرات باید به روش خاصی بر یکدیگر تأثیر 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 این است که سیستم کوانتومی هیچ گاه 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 بطور 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 بطور خودبه خودی شکسته می شود و اتم ها بطور منظم آرایش می یابند، با این تفاوت که این نظم در فضا ایجاد نمی گردد، بلکه در زمان ایجاد می شود.
بگفته پژوهشگران، چنین سیستم کوانتومی بازی می تواند با بهره گیری از اتم هایی که بطور 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، بطوریکه نور فقط در یک جهت در هر موج بر حرکت می کند.
در وضعیت خاص، این شرایط می تواند منجر به یک تعامل متضاد بین فازهای اسپین اتم ها شود که می توان آنها را به عنوان 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 صورتیکه 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 پژوهشگران جهت بررسی سیستم های کوانتومی با تعاملات متضاد باشد.
وی همین طور برخی کاربردهای عملی را برای این نتایج جالب درنظر دارد. به عنوان مثال، بینش های به دست آمده توسط پژوهشگران این پروژه می تواند به تحقق مکانیسم های ساعات اتمی با قابلیت اطمینان بالا کمک نماید.
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب