Krople mechaniki kwantowej. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Krople mechaniki kwantowej

03.01.2018

Zespół fizyków z Instytutu Nauk Fotonicznych (ICFO) w Barcelonie w Hiszpanii stworzył kropelki cieczy, które są 100 milionów razy mniejsze niż zwykłe kropelki wody i są zgodne z prawami dziwnej mechaniki kwantowej. Krople powstały w węzłach siatki optycznej-pułapki wiązek laserowych i nawet w tak mikroskopijnej skali wykazywały wszystkie podstawowe właściwości kropel cieczy - zachowując swój kształt i objętość niezależnie od temperatury. Jednak kropelki tej cieczy kwantowej były znacznie gęstsze niż jakiekolwiek inne kropelki cieczy, które istnieją w normalnych warunkach.

Aby stworzyć kwantowe kropelki cieczy, hiszpańscy naukowcy schłodzili gaz składający się z atomów potasu do temperatury -273,15 stopni Celsjusza. W tej temperaturze atomy utworzyły kondensat Bosego-Einsteina, stan materii, w którym wszystkie jego atomy są ze sobą zsynchronizowane na poziomie kwantowym, dzięki czemu cały kondensat zachowuje się jak jeden duży atom, podlegając tylko prawom fizyki kwantowej.

Kiedy naukowcy połączyli dwa niezależne kondensaty, utworzyli kropelki cieczy kwantowej. Naukowcom udało się zrobić coś podobnego wcześniej, substancja tych kropelek była połączona siłami oddziaływań elektromagnetycznych między cząsteczkami. Natomiast kropelki uzyskane przez hiszpańskich naukowców zachowały swój kształt dzięki zjawisku „wahań kwantowych”.

Fluktuacje kwantowe są konsekwencją zasady nieoznaczoności Heisenberga, zgodnie z którą cząstki kwantowe nie mają ściśle określonych parametrów. Ich parametry, takie jak poziom energii, położenie i orientacja w przestrzeni, można opisać tylko w kategoriach prawdopodobieństwa. A jeśli weźmiemy te prawdopodobieństwa aktualnego położenia cząstek kwantowych, prędkości i kierunków ich ruchu, możemy obliczyć wielkość ich oddziaływań, co objawia się w postaci ciśnienia. Ale najciekawsze jest to, że jeśli dodamy siłę i wektor ciśnienia wszystkich cząstek kwantowych, to ujawni się niezwykły fakt, że cząstki przyciągają się w większym stopniu niż się odpychają. I właśnie dzięki temu przyciąganiu wiążą się w kropelki cieczy kwantowej, które mogą zachować swój kształt.

Pomiary przeprowadzone przez naukowców wykazały, że kropelki cieczy kwantowej atomów potasu są w większym stopniu cieczą niż kropelki zwykłej cieczy nadciekłej, np. ciekłego helu. Pod względem wskaźnika płynięcia i innych podstawowych parametrów związanych z cieczami, ciecz kwantowa przewyższa wszelkie ciecze nadciekłe o dwa do ośmiu rzędów wielkości, co otwiera wiele możliwości dla fizyków do przeprowadzania eksperymentów z użyciem cieczy kwantowej.

Jednak kropelki cieczy kwantowej mają pewne ograniczenia, które ograniczają ich zastosowanie. Na przykład, jeśli liczba atomów w jednej kropli przekroczy określoną wartość, kropla zapada się, a ciecz kwantowa zamienia się w gaz, który ma tendencję do wypełniania całej dostępnej przestrzeni, jak każda inna substancja gazowa.

<< Powrót: Nieoczekiwane właściwości jogurtu 03.01.2018

>> Naprzód: 88-calowy wyświetlacz OLED 8K firmy LG 02.01.2018

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Stworzył komputerowy model bakterii 01.08.2012

Naukowcy ze Stanford University i Craig Venter Institute poinformowali w piątek w czasopiśmie Cell, że stworzyli kompletny komputerowy model bakterii i prześledzili, na poziomie molekularnym, cały jej cykl życiowy między podziałami.

Próbka została pobrana z patogennej bakterii Mycoplasma genitalium, tej samej, której Craig Venter Institute wykorzystał w 2008 roku do stworzenia sztucznego chromosomu. Powód wyboru jest prosty – jest to bakteria o najmniejszym genomie na świecie, składająca się tylko z 525 genów. Jednak nawet to, najprostszy z najprostszych, żywy organizm wymagał 128 potężnych komputerów do współpracy w celu wirtualizacji komputera.

Chociaż sami badacze interpretują to, co zrobili, jako „pierwszy szkic”, pierwszy szkic M.genitalium, był to niewątpliwie całkowicie „żywy” organizm jednokomórkowy zawierający 28 rodzajów oddziałujących ze sobą cząsteczek – RNA, DNA, białka i małe cząsteczki zwane metabolitami - produkty żywotnej aktywności komórkowej. Ciekawe, że cykl życiowy bakterii aż do jej podziału zajął 9-10 godzin czasu komputera. Mniej więcej w tym samym czasie M.genitalium żyje w prawdziwym świecie.

Praca zespołu ze Stanford została już uznana za duży przełom w bardzo młodym kierunku naukowym - biologii komputerowej. Komputerowe modele komórek są tworzone w różnych laboratoriach od około dekady, ale wszystkie są bardzo przybliżonymi modelami, które mogą opisywać tylko niewielką liczbę funkcji i uwzględniać pracę tylko części genów.

Teraz badacze stają przed kolejnym, na pierwszy rzut oka, prawie niemożliwym zadaniem - stworzeniem modelu bakterii Escherichia coli, która bierze udział w zdecydowanej większości eksperymentów mikrobiologicznych. Jego DNA składa się z 4288 genów, dzieli się co 20-30 minut i wyprzedza M.genitalium o rzędy wielkości pod względem liczby interakcji molekularnych. Profesor bioinżynierii Markus Covert, który prowadził badania, mówi, że wirtualna bakteria E. coli zostanie stworzona przez jego grupę za dwa lata.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn