Bir parçacık 0.0000012 Kelvin’e kadar soğutuldu

Bu cam parçacığı sadece 150 nanometre genişliğindedir. Kahan Dare, Lorenzo Magrini, Yuriy Coroli, Viyana Üniversitesi

Bir parçacık 0.0000012 Kelvin’e kadar soğutuldu, yerçekimi ve uzamsal kuantum süperpozisyonunun anlaşılmasında olası ilerlemelere yol açtı.

Parçacıkların kuantum durumunu değiştirmek için yeni bir yöntem, bir gün bir nesneyi aynı anda iki yerde gözlemlememize izin verebilir. Teknik, minik bir camı mümkün olan en soğuk kuantum haline soğutmak için kullanıldı.

Küçük bir parçacık nasıl soğur?

Son derece küçük ölçeklere indiğinizde, ısı ve hareket birbiriyle değiştirilebilir: Bir parçacık ne kadar hareketli olursa, o kadar sıcak olur. Bu yüzden küçük bir parçacığı soğutmak için hareket etmesini durdurmalısınız. Kuantum mekaniğinin kuralları, bir parçacığın ne kadar hızlı hareket ettiğini tam olarak bilemeyeceğiniz anlamına geldiğinden, bir parçacığın ne kadar soğuk olabileceğinin bir sınırı vardır. Bir parçacık bu sınırda olduğunda, buna parçacığın temel durumu diyoruz.

Avusturya Viyana Üniversitesi’ndeki Markus Aspelmeyer ve meslektaşları, 150 nanometre genişliğinde bir cam parçacığını temel haline getirmek için tek bir lazer kullandılar. Aspelmeyer, “Diğer yöntemlerde her zaman birkaç lazer ve karmaşık bir cihaz vardır, ancak bu durumda sadece bir lazer ve parçacıktır. Bu yöntemin güzelliği budur.”

Optik Bindirme nedir?

Lazer, ışığı yerinde tutmak için parçacık ile etkileşime girdiği optik bindirme adı verilen bir efekt kullanarak parçacığı havaya kaldırır. Parçacığın her iki tarafındaki aynalar ışığın üst üste binmesine ve kendisine müdahale etmesine neden olur.

Bu karışan ışık kuantum mekaniğine göre sadece belirli frekanslarda var olabilir. Araştırmacıların parçacığa çarpan hassas ışık frekansını seçmelerini sağlar. Parçacık ileri geri titreşirken, bazı ışık frekansları az miktarda enerji vererek onu hızlandırırken, diğerleri enerjiyi kaldırarak yavaşlatır.

Sadece parçacığı yavaşlatan frekanslara izin verilirse, zemin durumuna ulaşana kadar soğumaya devam edecektir. Aspelmeyer ve ekibi tarafından yapılan deneyde, bu 0.000012 kelvin (yaklaşık -273 ° C) sıcaklıkta meydana geldi, mutlak sıfırın yani mümkün olan minimum sıcaklığın biraz yukarısında.

Katıların soğutulması ve kuantum durumlarının ölçülmesi, araştırmacıların yerçekiminin kuantum özelliklerini araştırmaktaki nihai hedefi için önemlidir, çünkü kompakt bir katının yerçekimini test etmek dağınık bir gaza göre çok daha kolaydır. Böyle bir kurulum, nesnenin yerçekiminin aynı anda iki yerde olup olmadığını ve yerçekiminin kuantum nesnelerine daha genel olarak nasıl uygulandığını test etmemizi sağlayabilir.

Referans: DOI: 10.1126/science.aba3993