Legile fizicii, în prag de schimbare: cum este posibilă levitația, experimentul care explică tot
Levitaţia, un fenomen des întâlnit în filmele SF, este pe cale să devină realitate.
Cercetătorii elveţieni au demonstrat, în cadrul unui experiment ştiinţific, cum mecanica cuantică poate fi cheia deplasării obiectelor în aer fără niciun motor asociat, conform celor de la gadgetreport.ro.
Mecanica cuantică se ocupă de comportamentul Universului la o scară foarte mică: atomi și particule subatomice care funcționează în moduri pe care fizica clasică nu le poate explica.
În 2021, o echipă a reușit să ridice în aer, fără niciun sprijin extern, o mică nanosferă de sticlă care avea un diametru de 100 de nanometri – de aproximativ o mie de ori mai mică decât grosimea unui fir de păr uman.
Împingerea unei astfel de nanosfere pe tărâmul mecanicii cuantice a fost o realizare uriașă. Cu ajutorul unor lumini laser atent calibrate, nanosfera a fost suspendată în cea mai joasă stare mecanică cuantică, o stare de mișcare extrem de limitată în care poate începe să apară comportamentul cuantic.
„Este pentru prima dată când o astfel de metodă a fost folosită pentru a controla starea cuantică a unui obiect macroscopic în spațiul liber”, a declarat Lukas Novotny, profesor de fotonică de la ETH Zurich din Elveția, potrivit Nature.
Pentru a obține stări cuantice, mișcarea și energia trebuie să fie reduse la minimum. Novotny și colegii săi au folosit un container vidat răcit până la -269 grade Celsius.
Utilizând modelele de interferență generate de două fascicule laser, cercetătorii au calculat poziția exactă a nanosferei în interiorul camerei sale – și de acolo ajustările precise necesare pentru a aduce mișcarea obiectului aproape de zero, folosind câmpul electric creat de doi electrozi.
Este nevoie de un studiu aprofundat
Nu este foarte diferit de încetinirea unui leagăn de la locul de joacă, împingându-l și trăgându-l până când ajunge la un punct de repaus.
„Pentru a vedea în mod clar efectele cuantice, nanosfera trebuie încetinită… până la starea fundamentală de mișcare”, a declarat inginerul electric Felix Tebbenjohanns, de la ETH Zurich.
„Acest lucru înseamnă că înghețăm energia de mișcare a sferei la un minim care este aproape de mișcarea mecanică cuantică a punctului zero”.
Deși rezultate similare au mai fost obținute înainte, aceștia au folosit ceea ce este cunoscut sub numele de rezonator optic pentru a echilibra obiectele cu ajutorul luminii.
Abordarea folosită aici protejează mai bine nanosfera împotriva perturbațiilor și înseamnă că obiectul poate fi privit izolat după ce laserul este oprit – deși acest lucru va necesita multe cercetări suplimentare pentru a fi realizat.
Unul dintre modurile în care cercetătorii speră că descoperirile lor pot fi utile este studierea modului în care mecanica cuantică face ca particulele elementare să se comporte ca niște unde.
Este posibil ca aceste configurații super-sensibile, precum cea din această nanosferă să ajute, de asemenea, la dezvoltarea senzorilor de generație următoare, dincolo de tot ceea ce avem în prezent.
A reuși să levitezi o sferă atât de mare într-un mediu criogenic reprezintă un salt semnificativ către scara macroscopică, unde poate fi studiată linia de demarcație dintre clasic și cuantic.
„Împreună cu faptul că potențialul de captare optică este foarte controlabil, platforma noastră experimentală oferă o cale de investigare a mecanicii cuantice la scări macroscopice”, au concluzionat cercetătorii.