Kaip Jis Tai Padarė? Fiziko Demonų Kvantinė Levitacija

{h1}

Fizikas subiris sachdevas spalio 1 d. Perimetro institute skaitė tiesioginę paskaitą, kurioje paaiškino kvantų įsitvirtinimo pagrindus ir levitavo superlaidininkus.

Mažas kubilas, plūduriuojantis ir besisukantis tarp jų, skamba tarsi kažkas iš „Hario Poterio“, tačiau Harvardo fizikui Subirui Sachdevui nereikia magijos, kad būtų galima paleisti daiktus.

Prezentacijos metu Perimetro institute, spalio 1 d., Sachdevas demonstravo levitaciją, naudodamas magnetą ir superlaidininką. Superlaidininkai yra neįtikėtinos medžiagos, galinčios laidoti elektrą esant nuliniam pasipriešinimui. Bet, kad būtų sukurtas superlaidumas, medžiaga turi būti ypač šalta, todėl Sachdevas ant superlaidininko užpylė skysto azoto, kuris yra apie –320 laipsnių pagal Farenheitą (minus 195 laipsniai Celsijaus), kad suaktyvintų jo superlaidumą.

„Viena pagrindinių superlaidininkų savybių yra tai, kad jis nekenčia magnetinių laukų“, - per savo levitacijos demonstraciją sakė Sachdevas. Taigi, kai superlaidininkas „atstumia“ magnetą, magnetinis kubas pakeliamas į orą. Magnetas kris po to, kai superlaidininkas vėl pradės šilti.

Tačiau superlaidininkai skirti ne tik levitacijos demonstravimui, sakė Sachdevas. [Šauni 7 klasikinių žaislų fizika]

„Tikiuosi, kad šios medžiagos kažkam tikrai bus naudingos“, - sakė Sachdevas.

Superlaidžios medžiagos turi būti ypač šaltos, kad išlaikytų savo superlaidžio būseną, o fizikai ieško medžiagų, kurios galėtų tarnauti kaip aukštos temperatūros superlaidininkai.

Aukštos temperatūros superlaidininkai gali būti naudojami labai įvairiai, įskaitant MRT įrenginiuose, varikliuose, generatoriuose, sintezės reaktoriuose ir mažo nuostolio maitinimo kabeliuose.

Kvantinė mechanika 101

Fizikai vis dar nėra visiškai tikri, kas superlaidininkui suteikia stebuklingų savybių ir kodėl superlaidumas neveikia aukštesnėje nei tam tikroje temperatūroje, tačiau Sachdevas teigė, kad, jo manymu, yra gana arti atsakymo.

Bet norint suprasti, kaip veikia superlaidininkas, „jūs turite žinoti kai kuriuos kvantinės mechanikos pagrindus“, - po savo levitacijos demonstracijos sakė Sachdevas. Pagrindinė kvantinės mechanikos idėja yra ta, kad objektas, kaip elektronas ar fotonas, elgiasi ir kaip dalelė, ir kaip banga, sakė Sachdevas.

„Tai yra viena iš pagrindinių paslaptingų kvantinės mechanikos savybių“, - teigė Sachdevas.

Kita keista kvantinių dalelių savybė yra tai, kad jos gali egzistuoti keliose vietose vienu metu, reiškinys vadinamas superpozicija. Tačiau superpozicija yra trapi būsena. Tuo metu, kai mokslininkai bando išmatuoti daleles, superpozicijos būsena žlunga ir dalelės egzistuoja tik vienoje vietoje. Prieš daleles trikdant, jos egzistuoja keliose vietose iš karto ir „taip, jūs tiesiog turite su tuo susitaikyti“, - pristatydamas juokavo Sachdevas.

Kvantinis įsipainiojimas

Kvantinis įsipainiojimas yra superpozicija didesniu mastu - tai, ką Sachdevas apibūdino savo pokalbio metu. Dalelės įsipainioja, kai sąveikauja viena su kita. Susipainiojimas reiškia, kad kai veiksmas atliekamas su viena dalele, jis daro tiesioginį poveikį tos dalelės įsipainiojusiam partneriui, kad ir koks atstumas būtų. [Kaip veikia kvantinis įsipainiojimas (infografika)]

Sachdevas teigė, kad geras būdas apie tai galvoti yra įsivaizduoti, kaip sukasi du įsipainioję elektronai. Elektronai sukasi pagal laikrodžio rodyklę (sukimas „aukštyn“) arba prieš laikrodžio rodyklę (sukimas „žemyn“).

"Ar kairysis elektronas yra aukštyn ar žemyn?" Sachdevas klausė auditorijos. "Atsakymas yra tikrai tiek." Ir tai pasakytina apie abu elektronus.

Elektronai liks tokioje superpozicijos būsenoje, kol kas nors išmatuos vieną iš dviejų dalelių. Jei išmatuojus vieno elektrono sukimąsi aukštyn, jo įsipainiojęs partneris akimirksniu įgyja sukimąsi žemyn. Tai tiesa, nesvarbu, kiek elektronai yra nutolę, net jei vienas elektronas liktų Žemėje, o kitas būtų spinduliuotas Mėnulyje.

Sachdevas teigė, kad, jo manymu, ypatingas šio kvantinio įsipainiojimo būdas yra atsakingas už magiškas superlaidininkų savybes.

Kristalinis junginys, vadinamas YBCO (itrio bario vario oksidas), yra pirmoji medžiaga, kurią mokslininkai atrado ir kuri gali veikti kaip superlaidininkas esant aukštesnei nei skysto azoto virimo temperatūra (minus 320 laipsnių Fahrenheito). Sacchevas teigė, kad šios medžiagos vario atomai yra svarbiausia junginio dalis. Apytiksliai vario atomų elektronai suporuojasi ir „kiekviena elektronų pora yra visur [medžiagoje] tuo pačiu metu“, - sakė Sachdevas, parodydamas suporuotų elektronų schemą. Šis sukibusių dalelių gumulėlis superpozicijoje lemia superlaidumą.

Sachdevas teigė, kad kvantinis įsiterpimas į superlaidininką yra šiek tiek sudėtingesnis. Atrodo, kad elektronų porų apsikeitimo partneriai sukuria tai, ką jis vadina „įsipainiojimu į tolį“.

Sužinojęs daugiau apie tolimąjį įsipainiojimą, aiškino Sachdevas, bus geresni superlaidininkai aukštoje temperatūroje. Pagrindinė technologija jau egzistuoja, tačiau kitos kliūtys neleidžia naudoti aukštos temperatūros superlaidininkų dideliu mastu. Pvz., Norint naudoti superlaidininkus kaip elektros linijas, prireiktų didelių pradinių išlaidų, teigė Sachdevas.

„Tiesiog pagalvokite, kaip pakeisti visus maitinimo kabelius po Niujorku“, - sakė Sachdevas.

Sekite Kelly Dickerson „Twitter“. Sekite mus @gyvenimų mokslas, Facebook &„Google+“. Originalus straipsnis apie Gyvasis mokslas.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Tai Beprotiška! Drąsūs Sklandytuvo „Banglentininkai“ Ant Audros Debesų
Tai Beprotiška! Drąsūs Sklandytuvo „Banglentininkai“ Ant Audros Debesų

Svetimi Pagrobimai Gali Būti Ryškūs Sapnai, Studijų Laidos
Svetimi Pagrobimai Gali Būti Ryškūs Sapnai, Studijų Laidos

Mokslas Naujienos


Paukščių Pavidalo Dinozaurai, Skirti Kiaušiniams Dėti Mirus
Paukščių Pavidalo Dinozaurai, Skirti Kiaušiniams Dėti Mirus

Ar Šis Nematomas Magnetinis Laukas Užgniaužia Mūsų Artimiausią Supermasyviąją Juodąją Skylę?
Ar Šis Nematomas Magnetinis Laukas Užgniaužia Mūsų Artimiausią Supermasyviąją Juodąją Skylę?

Tos Pačios Lyties Asmenų Santuokų Įteisinimas Gali Pagerinti Visuomenės Sveikatą
Tos Pačios Lyties Asmenų Santuokų Įteisinimas Gali Pagerinti Visuomenės Sveikatą

Risperdal (Risperidone): Dozavimas Ir Šalutinis Poveikis
Risperdal (Risperidone): Dozavimas Ir Šalutinis Poveikis

Kiek Šiukšlių Yra Everesto Kalne?
Kiek Šiukšlių Yra Everesto Kalne?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com