Les scientifiques du MIT ont créé une tornade quantique

Le cœur de la machine 2022-01-14 21:18:53
Si vous connaissez un peu la mécanique des fluides,Vous savez que ce domaine est「Difficile.」Célèbre,Certains de ces principes sont spécieux.,Pas besoin,C'est une grande variété d'explications.,La grande majorité des personnes qui étudient ce domaine peuvent avoir du mal à obtenir des résultats significatifs..

Physicien Werner · Heisenberg a dit::「Quand j'ai rencontré Dieu,Je vais lui poser deux questions.:Pourquoi la relativité??Pourquoi la turbulence??Je pense que Dieu ne peut répondre qu'à la première question..」

40 Il y a un an,Physicien Richard · Feynman a dit,「Si vous pensez connaître la mécanique quantique,,Alors tu ne connais pas la mécanique quantique..」C'est un sujet qui défie l'intuition.,Parfois, même les physiciens qui l'étudient sont stupéfaits..

Que se passerait - il si nous étudiions les fluides dans le domaine de la mécanique quantique??

Un groupe de chercheurs du mit l'a fait..

En mécanique quantique, il y a un「Bose—Condensat Einstein」Le concept de,Peut être produit par un gaz quantique en apesanteur.Les scientifiques espèrent mettre au point des instruments de mesure de haute précision tels que des interféromètres atomiques à l'aide de gaz quantiques à très basse température sous gravité nulle.,Pour mesurer le champ gravitationnel de la terre.

Récemment,MIT Une étude connexe de《La nature》Magazine.
Liens vers les articles:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04170-2

Dans cette étude, L'auteur commence par 「Bose—Condensat Einstein」 étiré en bandes minces , Puis tournez la bande jusqu'à ce qu'elle éclate. . Le résultat de ces opérations est une série de sous - tourbillons , Chaque sous - Vortex est une mini - version du vortex parent .
Ces nuages quantiques tourbillonnants ( Tornade quantique ) Rappelle - toi ce qui se passe dans le monde classique que nous connaissons. , Comme Kelvin - Helmholtz Cloud , On dirait des vagues périodiques de dessins animés en zigzag. .
Et pourtant, Les conditions de fabrication des tourbillons de nuages quantiques sont très strictes , Il faut beaucoup d'équipement de laboratoire , Et réduire le cisaillement du vent atmosphérique .MIT Professeur de physique Martin Zwierlein Dis - le.:「 Nous sommes passés de Bose - La condensation d'Einstein a commencé ,100 Dix mille atomes de sodium partagent la même fonction d'onde mécanique quantique .」

Le même mécanisme qui limite le gaz à un piège atomique constitué d'un faisceau laser permet aux chercheurs de l'écraser , Et le faire tourner comme une hélice .Il a dit:「 Nous savons où nous allons , On a vu le gaz s'allonger . Si je fais tourner une goutte d'eau de la même façon, , La même chose arrive —— Cette goutte d'eau s'allonge quand elle tourne .」

Ce qu'ils voient en fait, c'est l'ombre que les atomes de sodium projettent lorsqu'ils brillent au laser. , Cette technique est appelée imagerie par absorption ( absorption imaging).

À une vitesse de rotation spécifique , Les gaz quantiques se divisent en petits nuages .「 Ça crée des fluctuations intéressantes —— On appelle ça une tranche (flaky), Et ça devient encore plus extrême . Nous voyons comment ce gaz se trouve dans une chaîne de gouttelettes 「Cristallisation」De—— Huit gouttes sur la dernière photo .

Maintenant que vous pouvez obtenir des cristaux bidimensionnels , Alors pourquoi se contenter d'un cristal unidimensionnel? , Les chercheurs disent qu'ils l'ont fait dans des études non publiées .

Il y a des théories qui prédisent que les gaz quantiques rotatifs se diviseront en petits morceaux. ——C'est - à - dire, On peut déduire cette situation des premiers travaux théoriques .
Mais... Zwierlein Dis - le., Ils n'ont pas remarqué le document avant. . Dans la partie agrandie d'une des images , La forme cristalline est clairement visible . Deux connexions sont visibles dans le fluide quantique , Ou le pont. , Au lieu d'un grand trou que nous avons vu dans l'eau , Les fluides quantiques ont une série de tourbillons quantifiés . Dans la partie agrandie de l'image ,MIT Les chercheurs de , Ils sont liés par des règles répétées .

「 Il en va de même lorsque les nuages se rencontrent dans le ciel. ,」Zwierlein Dis - le..「 Un nuage uniforme commence par kelvin. - Le modèle Helmholtz forme des doigts continus .」
Regarde ça.,Vous pourriez dire: Une autre étude fascinante de la mécanique quantique , Mais ça n'a pas vraiment de sens ?La réponse est non., Tout l'univers est basé sur le quantum .MIT L'étude a été réalisée par la Defense Research Advanced Programs Agency des États - Unis. DARPA Financement, Le mécanisme veut utiliser une tornade quantique comme capteur rotatif extrêmement sensible .

Si vous naviguez sous l'eau avec un sous - Marin , Parce que l'eau bloque les communications , Vous devrez peut - être utiliser un gyroscope à fibres optiques pour détecter de légers mouvements de rotation. . La lumière se propage de différentes façons dans les fibres , Si tout l'objet tourne , Vous devriez avoir un motif d'interférence . Mais si vous utilisez des atomes au lieu de la lumière , Vous devriez être mieux en mesure de faire le travail , Parce que les atomes sont beaucoup plus lents .

Ce capteur de tornade quantique peut également mesurer de petits changements dans la rotation de la terre , Peut - être pouvons - nous en apprendre davantage sur la façon dont le cœur de la terre affecte les choses. .

MIT Les scientifiques ont ouvert la porte à un nouveau monde , Mais pas encore complètement ouvert . Ce qu'on peut confirmer, c'est que ces petits dragons sont toujours Bose. - Le condensat d'Einstein , Parce que même les plus petites tornades ont toujours environ 10 Atomes. Si un seul atome par Vortex , L'effet Hall quantique se produit , C'est un état physique différent . Si chaque Vortex a deux atomes , Vous aurez 「 Hall quantique fractionnel 」Fluides,Par atome「Faites vos propres affaires, Ne pas partager les fonctions d'onde ,」Zwierlein Dis - le..

L'effet Hall quantique est maintenant utilisé pour définir l'unit é minimale de résistance :Constante de Planck h Divisé par la charge électronique e Au carré (h/e2) Taux—— Ce chiffre s'appelle von · Constante de kriching —— C'est aussi fondamental que la physique fondamentale .

Mais cet effet n'est toujours pas pleinement compris .Zwierlein - Oui., La plupart des études se concentrent sur le comportement des électrons ,MIT Les chercheurs essaient d'utiliser l'atome de sodium comme substitut .

Donc,, Bien qu'ils n'aient pas encore atteint l'échelle minimale , Mais il y a encore beaucoup de place pour la découverte . Comme Feynman l'a dit (There's Plenty of Room at the Bottom).

Contenu de référence:
https://spectrum.ieee.org/quantum-tornadoes-mit
https://phys.org/news/2022-01-physicists-ultracold-atoms-crystal-quantum.html
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https://fheadline.com/2022/01/202201142103121164.html
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