Manik-manik kaca melayang mendekati batas fundamental mekanika kuantum | Riset

Manik-manik kaca melayang mendekati batas fundamental mekanika kuantum |  Riset post thumbnail image

Bonus terbesar Result SGP 2020 – 2021.

Gerakan manik-manik kaca yang terperangkap secara optik telah diperlambat ke tingkat energi serendah mungkin menggunakan dua metode yang dikembangkan secara independen oleh tim di Austria dan Swiss. ‘Kedua karya ini mencapai presisi tertinggi dalam mengontrol dan mengukur sistem optomekanik nanopartikel yang melayang mendekati batas Heisenberg, yang merupakan batas akhir yang ditetapkan oleh mekanika kuantum,’ kata fisikawan optik Jianming Wen dari Universitas Negeri Kennesaw di AS.

Menurut prinsip ketidakpastian Heisenberg, lokasi dan keadaan gerak partikel tidak dapat ditentukan secara bersamaan dengan presisi tak terhingga. Wen menjelaskan bahwa metode meminimalkan efek yang tidak diinginkan yang secara intrinsik terkait dengan eksperimen.

Foto yang menunjukkan peralatan emas metalik dengan celah di tengahnya.  Di celah tengah ini ada titik hijau kecil - bola kaca

‘Ini adalah pertama kalinya pergerakan benda besar pada suhu kamar dikendalikan dengan presisi sedemikian rupa sehingga kami dapat mengamati gerakan kuantumnya secara real time,’ kata Lorenzo Magrini dari Universitas Wina, salah satu anggota Austrian tim. Dia menunjukkan bahwa bola kaca yang digunakan dalam percobaan memiliki diameter sekitar 150nm dan terbuat dari miliaran atom. ‘Mengendalikan gerakan kuantum dari sistem kompleks seperti itu penting untuk memahami peran mekanika kuantum pada skala makroskopik.’

Hingga saat ini, penelitian semacam itu terbatas pada objek yang hanya mengandung beberapa ribu atom, meskipun penyelidikan pada sistem yang lebih besar baru-baru ini dilaporkan menggunakan susunan cermin yang dikenal sebagai rongga optik. ‘Fitur utama dari kedua karya ini adalah bahwa mereka tidak menempatkan manik-manik dalam rongga optik, yang sangat mengurangi kerumitan pengaturan,’ komentar AndrĂ© Xuereb, yang bekerja dengan rongga optik di Universitas Malta. ‘Ilmuwan dapat menerapkan metode kontrol ini untuk memanipulasi objek yang jauh lebih besar tanpa khawatir tentang kompatibilitas dengan operasi di rongga.’

Ilustrasi pengaturan untuk menjebak dan mendinginkan manik-manik kaca

Dalam percobaan mereka, para ilmuwan menyemprotkan bola kaca kecil melintasi perangkap optik yang terdiri dari sinar laser yang sangat terfokus sampai salah satu partikel terperangkap. ‘Penulis karya ini menggunakan mikroskop optik untuk mengukur posisi nanopartikel dengan presisi ekstrim,’ jelas Steven Girvin, profesor fisika di Universitas Yale di AS. ‘Dari serangkaian pengukuran seperti itu, mereka dapat menentukan gaya apa yang harus diterapkan pada objek untuk mendinginkan gerakan mendekati keadaan dasar mekanika kuantum.’

Kedua tim menggunakan teknik pendinginan yang sama yaitu ‘agak mirip dengan orang tua yang mengawasi anak mereka di ayunan dan mendorongnya sedemikian rupa sehingga ayunannya lebih tinggi -hanya saja kami tertarik untuk menghentikan ayunan’, jelas Felix Tebbenjohanns, seorang peneliti di ETH Zurich dan bagian dari tim Swiss. ‘Dalam kedua percobaan, partikel didinginkan hingga sekitar sepersejuta derajat di atas nol mutlak,’ kata Magrini. Namun, setiap tim menggunakan taktik yang berbeda untuk mencapai pendinginan ini. ‘Sementara Magrini dan rekan mengembangkan mekanisme umpan balik yang sangat fleksibel dan dapat disesuaikan untuk mendinginkan partikel, kami berfokus pada lingkungannya dan mendinginkan gas latar belakang secara kriogenik,’ jelas Tebbenjohanns.

Sebuah foto menunjukkan dua ilmuwan muda mengenakan kacamata berwarna kuning, berbaring di lantai ruang instrumen menatap layar di depan mereka

Mekanisme umpan balik yang diperkenalkan oleh tim Austria didasarkan pada sistem yang disebut filter Kalman. ‘Algoritme yang disetel dengan hati-hati ini memperkirakan keadaan gerak partikel, menghitung berapa banyak gaya yang dibutuhkan setiap saat untuk memperlambatnya, dan menyesuaikan medan listrik yang memberikan gaya itu pada partikel,’ jelas anggota tim Austria Andreas Deutschmann-Olek , yang berbasis di TU Wien.

Girvin percaya bahwa akurasi yang dicapai dengan metode baru dapat memiliki kegunaan penting dalam komputasi, penginderaan, dan komunikasi. ‘Posisi partikel dapat, misalnya, digunakan sebagai transduser untuk mengukur percepatan kecil dan merasakan perubahan kecil dalam medan listrik dan magnet,’ katanya. ‘Suatu hari bahkan mungkin untuk menguji teori gravitasi kuantum yang berbeda, meskipun ini cukup jauh saat ini.’

Related Post

Slot Online.Slot Online.

Mesin slot di dunia maya memberikan pilihan yang menyenangkan untuk merampungkan waktu tanpa melaksanakan hal lain. Anda juga bisa memperoleh penghasilan tambahan beserta bermain game slot online. Ada sangat banyak