freepay, Freepay, freepay.ir, فری پی, درگاه پرداخت
تبلیغات
فال, فال های وتار, فال وتار, faal, fal, wtaar, faal wtaar


پرش کوانتومی (quantum jump)‌ زمانی رخ می‌دهد که یک سیستم کوانتومی تغییر حالت ‌دهد. معمولا پرش‌های کوانتومی به صورت لحظه‌ای اتفاق می‌افتند. اما اکنون اندازه‌گیری‌های دقیق زمانی به ما این امکان را می‌دهد که سیر زمانی این پرش‌های کوانتومی را بررسی کنیم. ساختار زمانی این فرآیند‌ها تنها در یک تریلیونیوم ثانیه قابل مشاهده است. این عدد، دقیق‌ترین سنجش زمانی پرش‌های کوانتومی تا به امروز به شمار می‌رود.

ذرات کوانتومی به سرعت حالت خود را تغییر می‌دهند، که به این تغییر، پرش کوانتومی گفته می‌شود. برای مثال، یک اتم می‌تواند با جذب یک فوتون سطح انرژی خود را بالاتر ببرد و چنین فرایندی معمولا به صورت آنی رخ می‌دهد. با این حال، با روش‌های ابداع شده در دانشگاه TU Wien در وین، این امکان به وجود آمده است که ساختار زمانی فرآیند‌هایی با سرعت‌های چنین بالایی نیز مورد مطالعه قرار گیرد. همان‌طور که میکروسکوپ‌های الکترونی این امکان را فراهم کرده‌اند که ساختار ذرات کوچکی را که با چشم غیر‌مسلح دیده نمی‌شوند، بررسی کنیم، لیزر‌های با پالس کوتاه نیز به ما اجازه می‌دهند تا سازه‌های موقتی را مطالعه کنیم. سازه‌هایی که تا کنون به آنها دسترسی نداشته‌ایم.

جنبه‌ی تئوری پروژه‌ای که در این زمینه‌ انجام شده بر عهده‌ی تیم تحقیقاتی پروفسور Joachim Burgdofer از دانشگاه TU Wien بوده است، این تیم همچنین ایده‌ی اولیه‌ی آزمایش مرتبط با تئوری خود را نیز توسعه داده‌اند. خود آزمایش در بخش مطالعات اپتیک کوانتومی از انستیتو ماکس پلانک، مستقر در آلمان، انجام یافته است. نتایج این پژوهش در ژورنال Nature Physics به چاپ رسیده است.

دقیق‌ترین اندازه‌گیری زمانی پرش‌های کوانتومی

اتم هلیوم در حالت خنثی دو الکترون دارد. زمانی که یک پالس لیزری با انرژی زیاد به آن برخورد می‌کند، اتم هلیوم یونیده می‌شود؛ به این معنی که یک الکترون از مکان خود کنده شده و اتم را ترک می‌کند. این فرآیند تنها در یک تریلیونیوم ثانیه اتفاق می‌افتد. یک تریلیونیوم ثانیه با یک میلیاردم یک میلیاردم ثانیه (معادل با ۱۰ به توان منفی ۱۸) برابر است.

رینت پازورک از دانشگاه TU Wien این طور توضیح می‌دهد:

شاید به نظر برسد که الکترونی که اتم را ترک نمی‌کند، نقش مهمی در فرآیند ایفا نمی‌کند، اما حقیقت امر به شکل دیگری است.

دو الکترون موجود در اتم خنثی با یکدیگر توسط قوانین کوانتوم ارتباط دارند و نمی‌توان آنها را به صورت ذرات جدا از هم فرض کرد. همکار رینت، استفان ناگل در این باره می‌گوید:

وقتی که یکی از الکترون‌ها از اتم جدا می‌شود، قسمتی از انرژی لیزر به الکترون دوم منتقل می‌شود. این انرژی در اتم یونیده شده باقی می‌ماند و سطح انرژی آن را بالا می‌برد.

پس این امکان وجود دارد که تفاوت بین دو فرآیند یونیزاسیون مشخص شود: در یک فرآیند، الکترون باقی مانده در اتم انرژی بیشتری دریافت می‌کند، اما در فرآیند دیگر، سطح انرژی آن ثابت می‌ماند. حال از طریق آزمایش‌های پیچیده مشخص شده است که بازه‌ی زمانی این دو فرآیند با یکدیگر برابر نیستند. استفان ناگل در باره‌ی نابرابری فوق این گونه توضیح می‌دهد:

زمانی که الکترون باقی مانده به سطح بالاتری از انرژی پرش می‌کند، فرآیند یونیزاسیون حدود ۵ تریلیونیوم ثانیه سریع‌تر اتفاق می‌افتد.

نکته‌ی جالب این است که نتایج آزمایشگاهی به طور کامل با محاسبات تئوریک مطابقت دارند. محاسبات رایانه‌ای این آزمایش توسط بزرگ‌ترین ابررایانه‌ی اتریش به نام Vienna Scientific Cluster انجام شده است. به گفته‌ی رینت:

دقت این آزمایش کمتر از یک تریلیونیوم ثانیه است، یعنی بیشترین دقت در سنجش زمان مربوط به فرآیند پرش کوانتومی که تاکنون وجود داشته است.

کار کردن با تریلیونیوم ثانیه‌ها

یکی از دستاوردهای پژوهش اخیر، وارد کردن بازه‌های زمانی فوق کوتاه به دنیای فیزیک است. تا چند دهه‌ی قبل، فرآیندهایی را که در یک بازه‌ی‌ بسیار کوتاه زمانی رخ می‌داد، به صورت فرآیند آنی عنوان می‌کردند، اما اکنون می‌توانیم چنین فرآیند‌های موقتی را مطالعه و محاسبه کرده و حتی آنها را کنترل کنیم. به این ترتیب نه تنها فهم ما از طبیعت بیشتر شده است، بلکه امکان دستکاری ماده در ابعاد کوانتومی نیز به وجود آمده است.

منبع : Zoomit ارسال به :
انتشار : دوشنبه ۱ آذر ۱۳۹۵ - ۲۲:۵۰:۶ دیده شده : ۶بار نویسنده : admin
دیدگاه شما در مورد این مطلب پس از تایید نویسنده سایت نمایش داده خواهد شد
آخرین مطالب
تبلیغات
آمار وتار
  • تعداد مطالب : ۱۱۹۸۹۶
  • تعداد نظرات : ۳۱۶
  • تعداد حاضران : ۲۲۵
  • آخرین بروزرسانی : ۲ دقيقه قبل
تبلیغات
برچسب ها
تبلیغات
آخرین جستجوها