فیزیکدانان ذرات کوانتومی شیئی در ابعاد انسانی را از جنبش بازداشتند

یورونیوز :فیزیکدانان دانشگاه ام‌.آی.تی برای نخستین‌بار توانستند شیئی در ابعاد انسانی را تا حد ایستاشدن ذرات بنیادینش سرد کنند. آزمایش اخیر بررسی اثر جاذبه در اشیاء بزرگ را در وضعیت کوانتومی‌شان ممکن می‌کند.

اگر با چشم کوانتومی که اتم‌ها را می‌بیند به اشیای عادی نگاه کنیم این اشیاء که از منظر انسانی ساکن و ایستا به‌نظر می‌آیند به‌شکل توده‌ای از ذرات بنیادینِ درحال‌جنبش دیده می‌شوند.

شیئی که دانشمندان توانسته‌اند آن را به سطح پایه کوانتومی برسانند به معنای کلمه یک شئ ملموس نیست بلکه حاصل تلفیق جنبشی چهار شئ جداگانه است که هرکدام حدود ۴۰ کیلوگرم وزن دارند. این شئ که دانشمندان آن را تا حد نزدیک به سکون اتم‌ها سرد کرده‌اند تقریبا ۱۰ کیلوگرم وزن و ۱ اُکتیلیون (یا ۱۰ به توان ۲۶) اتم دارد.

شیوه کار «اَبَرسَردسازی» نام دارد و در آن، با استفاده از لیزرهای خاص، نیرویی مساوی و متقابل به اتم‌های در حال حرکت وارد می‌کنند تا آنها را ساکن سازند.

تعداد آزمایشگاه‌هایی که بتوانند میزان جنبش اتم‌های یک شئ بزرگ را بسنجند انگشت‌شمار است اما پژوهشگران توانستند به یاری تجهیزات «لایگو» یا «سنجش‌گاه موج گرانشی به‌وسیله تداخل‌سنج لیزری» در آمریکا میزان جنبش ذرات این شئ را با دقت بسیار بالایی بسنجند. این آزمایشگاه بی‌مانند دو تداخل‌سنج عظیم لیزری دارد که هرکدام یک تونل «اِل» شکل ۴ کیلومتری دارند.
اتاق کنترل آزمایشگاه لایگودمای شئ فوق در این آزمایش تا ۷۷ نانو کلوین پایین آمد که به گفته پژوهشگران با دمای سطح کوانتمی‌ پیش‌بینی‌شده آن یعنی ۱۰ نانو کلوین فاصله چندانی نداشت.

این دانشمندان با انتشار گزارش نهایی کار خود در نشریه «ساینس» اعلام کردند که اکنون بخت سنجش تأثیر جاذبه را بر اشیای بزرگی که در حالت کوانتومی هستند یافته‌اند چیزی که تا پیش از این یک رؤیا بود.

ذرات بنیادین تمامی اشیاء در حال جنبشی پیوسته و تصادفی‌اند، اما حاصل این‌ جنبش‌ها در دمای شئ تبلور پیدا می‌کند، وقتی دمای شئ به صفر آزمایشگاهی نزدیک می‌شود، ذرات آن هنوز اندکی از جنبش خود را دارند اما در حالتی شبه‌ایستا قرار می‌گیرند که آن را اصطلاحاً‌ «وضعیت کف جنبشی» می‌نامند.

فیزیکدانان در چند دهه اخیر توانسته بودند اشیائی را در ابعاد نانو تا رسیدن به «کف جنبشی ذرات‌شان» فوق‌سرد و راکد کنند اما رساندن اشیاء بزرگتر به نزدیکی «سطح کوانتومی خالص» تا پیش از این بی‌سابقه بود.