Поделиться
Измерения охлаждают объект: проверка квантового эффекта
Эксперимент, поставленный американскими учеными, подтвердил принцип неопределенности Гейзенберга и показал, что с помощью измерений можно понизить температуру объекта. В микромире, среди бактерий и наночастиц, также действуют законы Ньютона, и их проявления гораздо более явственны, нежели принципы квантовой механики. Однако квантово-механические эффекты тоже можно увидеть, если располагать соответствующим измерительным оборудованием. Это и постарались сделать ученые из Университета Корнелла, США, во главе с Кейтом Швабом, профессором физики.Теперь же ученые экспериментально показали, что квантовые эффекты присущи макроскопическим объектам. Более того - оказалось, что с помощью измерений можно понизить температуру объекта.
Помогло им новое измерительное устройство, которое они сами сконструировали. Оно представляет собой полоску из алюминия длиной 8.7 микрон и шириной 200 нанометров, расположенную на подложке из нитрида кремния и закрепленную на ней с обоих концов.
Получается, что при такой конструкции середина полосы будет находиться в подвешенном состоянии и может вибрировать, если на нее воздействовать извне.
Рядом с устройством Шваб поместил сверхчувствительный одноэлектронный сверхпроводящий транзистор, регистрирующий любое отклонение полоски на подложке от положения равновесия.
Исходя из принципа неопределенности Гейзенберга, чем точнее мы измеряем скорость частицы, тем неопределеннее становится ее положение, и наоборот – зная точное положение частицы мы не сможем говорить точно о ее скорости. Однако заметно влияние этого принципа только при спускании «вниз» по размерной шкале – от нанометров и ниже.
Шваб и его коллеги с помощью полоски-резонатора и сверхпроводящего транзистора попытались «поймать» эффект как можно ближе «сверху» по размерной шкале – на границе теоретического предела, где можно увидеть действие принципа неопределенности Гейзенберга.
«Измерение положения объекта и сам объект тесно связаны между собой, и мы установили, что при измерении положения полоски, она изменила положение в пространстве, - говорит Шваб. – Это произошло потому, что мы проводили измерения очень близко к границе, где действует принцип неопределенности. Законы квантовой механики гласят, что нельзя не изменить состояние объекта, за которым наблюдаешь. Именно это мы смогли показать опытным путем».
Короткая ссылка
