STOLBOV STUDY | ФИЗИКА для взрослых и детей

Сегодня присудили Нобелевскую премию по физике группе Калифорнийских ученых – John Clarke, Michel H. Devoret, John M. Martinis (фамилии переводить не буду), – «за открытие макроскопического квантовомеханического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи». Другими словами, они увидели глазами прямое проявление квантовомеханических эффектов и, тем самым, показали, что квантовая механика, присущая микрочастицам, может наблюдаться и в макромире.

Я, конечно, не специалист в современной квантовой механике и знаю ее лишь на уровне учебников Ландау, и то плохо, но я почитал исследование, и сейчас попробую рассказать суть.

Если коротко, и я правильно все понял, они проверяли на практике эффект Джозефсона и квантование энергии, о которой впервые заговорил Бор. Эффект Джозефсона – это когда берут два сверхпроводника (вещества, у которых электрическое сопротивление равно нулю), кладут между ними диэлектрик и запускают ток. О сверхпроводниках поговорим потом отдельно, но в основе их работы лежит квантовая механика. Так вот, несмотря на то, что между двумя сверхпроводниками лежит слой изолятора, ток продолжает по ним идти, т.е. как бы «перескакивает» через диэлектрик. На английском это так и называется – Josephson junction. А нынешние лауреаты просто подключили это все в электрическую цепь и измеряли напряжение в ней. И, конечно, оно было равно нулю, исходя из закона Ома и нулевого сопротивления. 

Квантование энергии они проверяли с дополнительным девайсом – микроволновым излучателем. Они просто запускали электромагнитные волны разной частоты в эту цепь, в которой они поглощались и увеличивали энергию системы. А когда энергия системы увеличивается, увеличивается и энергетический барьер, который не дает преодолеть слой изолятора электронам. Все также, замеряя, при этом, напряжение в цепи, они увидели, что с увеличением энергии системы из-за поглощения волн промежутки времени, когда напряжение равно нулю дискретно сокращаются, из-за сложности преодоления электронами энергетического барьера. Эту дискретность энергии и предсказывала квантовая механика.

Вообще удивительно, уже около ста лет прошло со времен, когда Нильс Бор, де Бройль, Шредингер и остальная квантовая тусовка открыла дверь в новое представление о микромире, а Нобелевскую премию за открытия в квантовой механике продолжают давать. Только теперь теории ученых из этой тусовки проверяют на практике. Это говорит о том, насколько данная область до сих пор малоизучена, но, в то же время, интересна для технологий будущего.

Подробно с работой можно познакомиться здесь, а это научно-популярная версия, попроще. Кстати картиночки там очень креативные, особенно где электрончики парами собираются.

Какие ещё знаете эксперименты напрямую показывающие устройство микромира? Мне на ум пока первое, что приходит - это опыт Резерфорда с золотой фольгой и альфа-частицами, о котором я уже писал ранее.

👍13❤6🔥3🆒1

www.tgoop.com/stolbov_study/357

958 viewsedited  Oct 7 at 14:03

Сегодня присудили Нобелевскую премию по физике группе Калифорнийских ученых – John Clarke, Michel H. Devoret, John M. Martinis (фамилии переводить не буду), – «за открытие макроскопического квантовомеханического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи». Другими словами, они увидели глазами прямое проявление квантовомеханических эффектов и, тем самым, показали, что квантовая механика, присущая микрочастицам, может наблюдаться и в макромире.

Я, конечно, не специалист в современной квантовой механике и знаю ее лишь на уровне учебников Ландау, и то плохо, но я почитал исследование, и сейчас попробую рассказать суть.

Если коротко, и я правильно все понял, они проверяли на практике эффект Джозефсона и квантование энергии, о которой впервые заговорил Бор. Эффект Джозефсона – это когда берут два сверхпроводника (вещества, у которых электрическое сопротивление равно нулю), кладут между ними диэлектрик и запускают ток. О сверхпроводниках поговорим потом отдельно, но в основе их работы лежит квантовая механика. Так вот, несмотря на то, что между двумя сверхпроводниками лежит слой изолятора, ток продолжает по ним идти, т.е. как бы «перескакивает» через диэлектрик. На английском это так и называется – Josephson junction. А нынешние лауреаты просто подключили это все в электрическую цепь и измеряли напряжение в ней. И, конечно, оно было равно нулю, исходя из закона Ома и нулевого сопротивления. 

Квантование энергии они проверяли с дополнительным девайсом – микроволновым излучателем. Они просто запускали электромагнитные волны разной частоты в эту цепь, в которой они поглощались и увеличивали энергию системы. А когда энергия системы увеличивается, увеличивается и энергетический барьер, который не дает преодолеть слой изолятора электронам. Все также, замеряя, при этом, напряжение в цепи, они увидели, что с увеличением энергии системы из-за поглощения волн промежутки времени, когда напряжение равно нулю дискретно сокращаются, из-за сложности преодоления электронами энергетического барьера. Эту дискретность энергии и предсказывала квантовая механика.

Вообще удивительно, уже около ста лет прошло со времен, когда Нильс Бор, де Бройль, Шредингер и остальная квантовая тусовка открыла дверь в новое представление о микромире, а Нобелевскую премию за открытия в квантовой механике продолжают давать. Только теперь теории ученых из этой тусовки проверяют на практике. Это говорит о том, насколько данная область до сих пор малоизучена, но, в то же время, интересна для технологий будущего.

Подробно с работой можно познакомиться здесь, а это научно-популярная версия, попроще. Кстати картиночки там очень креативные, особенно где электрончики парами собираются.

Какие ещё знаете эксперименты напрямую показывающие устройство микромира? Мне на ум пока первое, что приходит - это опыт Резерфорда с золотой фольгой и альфа-частицами, о котором я уже писал ранее.

BY STOLBOV STUDY | ФИЗИКА для взрослых и детей