ТАСС, 6 марта. Европейские физики и их коллеги из ОАЭ разработали специальную оптическую ловушку, которая способна удерживать в себе наночастицы таким образом, что они перестают двигаться по двум осям и ведут себя как двухмерные квантовые объекты. Этот прибор поможет физикам найти границу между квантовым и классическим миром, сообщила в понедельник пресс-служба австрийского Иннсбрукского университета.
"Полная остановка движения частиц сразу по нескольким направлениям является ключом для изучения новых проявлений квантовой физики. В прошлом этого не удавалось сделать из-за того, что мы не могли заставить зеркала, между которыми находится частица, работать таким образом, чтобы они подавляли движение частиц сразу по нескольким осям", - заявил научный сотрудник Иннсбрукского университета (Австрия) Карлос Гонсалес-Бальестеро, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Решение этой задачи, как отметил Гонсалес-Бальестеро, позволяет ученым превращать наночастицы и другие макроскопические объекты в подобия двухмерных квантовых объектов. Дальнейшее изучение их свойств позволит физикам понять, где пролегают границы между микро- и макромиром, в которых поведением материи управляют законы квантовой механики или же классической физики.
Вопрос о существовании этих границ стало особенно сильно интересовать физиков в последние годы из-за создания все более сложных квантовых компьютеров, а также нескольких экспериментов американских и австрийских ученых, которым удалось продемонстрировать действие законов квантовой механики на твердые и хорошо различимые в микроскоп объекты, состоящие из сотен тысяч и миллионов атомов.
Двойная оптическая ловушка для наночастиц
Как отмечают Гонсалес-Бальестеро и его коллеги, изучению предположительно квантовых свойств подобных объектов сейчас мешает то, что данные структуры не стоят на месте, а постоянно двигаются и взаимодействуют с объектами окружающего мира. Для полноценной проверки их "квантовости" необходимо изолировать эти наночастицы и структуры от окружающей среды и полностью подавить их движения по трем осям.
Физики уже достаточно давно научились фиксировать наночастицы в пространстве по одной из осей координат при помощи специальных оптических ловушек, наборов зеркал и лазерных излучателей, которые заставляют удерживаемые ими структуры левитировать в одной и той же точке пространства. Ученые неоднократно пытались создать двухмерные или трехмерные ловушки такого рода, однако этому мешал так называемый "эффект темной моды".
Он проявляется в том, что использование нескольких лазерных лучей для удержания частицы по двум или трем осям приводит к формированию так называемой "темной моды", оптических помех, которые дестабилизируют ловушку и позволяют частице совершать случайные движения. Исследователи из Европы и ОАЭ решили эту проблему, подобрав такие частоты колебаний удерживаемой частицы по двум разным осям, при которых "темная мода" не могла помешать полной остановке движения частицы.
Это позволило физикам превратить стеклянный шар диаметром в 140 нанометров и массой в 0,0034 нанограмма в аналог двумерного квантового объекта. Изучение его свойств в ходе последующих опытов, а также создание трехмерной оптической ловушки на базе этих же принципов, впервые позволит ученым приступить к поискам границ между классической и квантовой физикой.
