آزمایش تایید کرد: گره های کوانتومی وجود دارند!

5

سال ها پیش، فیزیکدانان پیش بینی کرده بودند که باید در میدان های کوانتومی، گره های کوانتومی وجود داشته باشد. حالا این پیش بینی جالب به طور تجربی تایید شد. با دیپ لوک همراه باشید…گره ها قدمت زیادی دارند و یکی از قدیمی ترین ترفندهایی هستند که انسان ابداع کرد، اما جالب است که گره ها حتی در فیزیک مدرن و مکانیک کوانتومی هم نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند. اما اینجا با گره های دنیای روزمره سروکار نداریم، بلکه منظور گره های عجیبی هستند که در سال ۱۹۳۱ توسط ریاضیدان آلمانی هاینتس هوپف کشف شدند. گره های کوانتومی ویژگی های جالبی دارند و هنوز به طور وسیعی در ریاضیات و فیزیک مطالعه می شوند. آنها از نظر توپولوژیکی پایدار هستند. در این گره ها، انتهای طناب ها به یکدیگر می چسبند و نمی توان آنها را بدون قیچی کردن طناب، باز کرد. حالا این موجودات عجیب به صورت تجربی برای اولین بار در یک میدان کوانتومی دیده شده اند. نتایج این پژوهش که توسط دانشمندان دانشگاه آلتو فنلاند و کالج امهرست آمریکا انجام شد، دو روز قبل، در ژورنال Nature Physics منتشر گردید.

دانشمندان در میدان کوانتومی گازی از اتم های ابرشاره ی حالت چگال بوز-اینشتین، گره ها را خلق کردند. این گره های کوانتومی در میدانی ایجاد می شوند که در هر نقطه ی فضا، یک جهت خاص دارد. این میدان دارای تعداد نامحدودی حلقه های متصل است که هر یک، جهت جداگانه ی خود را دارند. این ساختار از نظر توپولوژیکی، پایدار است و بدون شکستن حلقه ها، نمی توان آن را باز کرد. به عبارت دیگر، گره را فقط درحالتی می توان باز کرد که حالت کوانتومی ماده تخریب شود. در این آزمایش، محققان حالت چگال روبیدیوم را در معرض تغییرات سریع یک میدان مغناطیسی ویژه قرار دادند، به طوری که در کمتر از یک هزارم ثانیه، یک گره ایجاد می شد.

مشاهده گره های کوانتومی

دانشمندان دریافتند که با فشرده کردن یک ساختار و اطراف آن می توان یک گره را ایجاد کرد. برای اینکار آنها ابتدا میدان کوانتومی را در یک نقطه و یک جهت خاص، قرار دادند و سپس به طور ناگهانی میدان مغناطیسی اعمال شده را تغییر دادند تا یک نقطه ی خالی ایزوله ایجاد شود یعنی جایی که میدان مغناطیسی در مرکز ابر، صفر می شود. در نتیجه میدان مغناطیسی در کمتر از یک میلیون ثانیه، یک گره را ایجاد می کرد.

حالا که این پدیده های عجیب از نظر تجربی تایید شده اند، دانشمندان برای مطالعه ی ویژگی های عجیب آنها هیجان زده هستند. این کشف مهم، مجموعه ی گوناگونی از زمینه های تحقیقاتی مانند کیهان شناسی، نیروی همجوشی و کامپیوترهای کوانتومی را به یکدیگر متصل می کند و این آغاز قصه ی گره های کوانتومی است…

دانلود مقاله ی اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۵ دیدگاه

  1. سلام. تعجب کردم که نیچر چنین مقاله ای را چاپ کرده باشد. ژورنال نیچر نیست بلکه نیچر فیزیکس است.

    • ناهید سادات ریاحی

      بله درسته دوست خوبم، کلمه فیزیکس جاافتاده بود در ترجمه. سپاس از توجهتون.

ارسال نظر


*