17:57 2022-12-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Fizica particulelor într-un cip de sticlă umil: Cum optica cuantică luminează natura cuarcului
_ Fizica particulelor într-un cip de sticlă umil: cum optica cuantică luminează natura cuarcului
Oamenii de știință de la Universitatea din Rostock, Germania, au reușit să recreeze proprietăți fizice fundamentale din domeniul fizicii particulelor elementare într-un sistem fotonic. Rezultatele sunt publicate în Nature Physics.
În cercetările lor fundamentale, fizicienii experimentali pun în practică în mod obișnuit mașini uriașe, dar complicate: acceleratoarele de particule de dimensiuni enorme zdrobesc particule microscopice la viteze apropiate de viteza luminii, eliberând cantități inimaginabile de energie. În rămășițele acestor ciocniri, oamenii de știință caută semnături ale forțelor fundamentale ale universului.
Din anii 1970, o adevărată grădină zoologică de particule a fost descoperită și organizată în modelul standard al fizicii particulelor. Printre aceștia se numără quarkurile, blocurile de construcție elementare ale protonilor și neutronilor. Aceste particule neobișnuite se supun proprietăților lor, destul de idiosincratice, care le deosebesc de orice altă formă de materie. De exemplu, în timp ce există un singur tip de sarcină electrică, care poate fi pozitivă sau negativă, comportamentul quarcilor stă la baza unor legi fizice complet diferite.
Prof. Stefan Scheel, șeful grupului de cercetare optica cuantică a sistemelor macroscopice de la Universitatea din Rostock explică: „Pe lângă sarcina lor electrică, quarcii vin împreună cu propria lor încărcătură de culoare: roșu, verde sau albastru. Aceasta, desigur, nu are nimic. de-a face cu culorile găsite într-un curcubeu.”
Datorită acestui comportament ciudat, quarkurile individuale se încăpățânează să se sustragă de la orice observație directă. Recent, grupul de oameni de știință germani a reușit să studieze simetriile fundamentale ale quarcilor prin pregătirea luminii într-o configurație analogă.
Prof. Alexander Szameit, șeful grupului de cercetare de optică experimentală în stare solidă de la Universitatea din Rostock, descrie abordarea experimentală: „Folosind impulsuri laser de mare intensitate, înscriem circuite pentru lumină într-o bucată umilă de sticlă. În astfel de cipuri fotonice, complexe. fenomenele pot fi modelate, încărcătura de culoare a quarcilor fiind doar una dintre ele.”
Pentru a simula această încărcare, oamenii de știință de la Rostock au trebuit să valorifice proprietățile exotice ale luminii cuantice. Particulele de lumină (așa-numitele fotoni), nu numai că pot exista în mai multe locuri în același timp, dar un număr arbitrar dintre ele poate exista și exact în același loc.
„În acest fel, așa-numitele holonomii pot fi proiectate atunci când fotonii se propagă prin circuitele fotonice.Aceste obiecte abstracte sunt de obicei câmpul de joc al matematicienilor.Dar, după cum se dovedește, ele descriu și posibilele simetrii ale unui sistem cuantic și au câteva foarte interesante. De exemplu, ele nu depind de timpul care trece, o raritate în fizică", spune Vera Neef, unul dintre autorii principali ai lucrării, ca doctorat. se învârte în jurul noului domeniu al opticii cuantice holonomice.
Al doilea autor principal, Julien Pinske, care în doctoratul său. studiază holonomiile din punctul de vedere al fizicii teoretice, elaborează: „Pentru a simula cele trei încărcături de culoare diferite, a fost necesar să se proiecteze o holonomie tridimensională. Până acum doar fotonii fac truc, iar acest lucru depășește intuiția noastră cotidiană a naturii. .”
Așteptând cu nerăbdare de la prima lor realizare experimentală a acestui efect, grupul de oameni de știință anticipează perspective mai profunde asupra fizicii fascinante a cuarcului. Dincolo de studiul unei astfel de fizici fundamentale, rezultatele raportate s-ar putea dovedi utile în proiectarea viitoarelor tehnologii cuantice, inclusiv a calculatoarelor cuantice. Acolo, holonomiile s-ar putea dovedi a fi ingredientul crucial pe baza căruia cuanția poate fi suficient de rezistentă pentru uz comercial.
Comentarii:
Adauga Comentariu