Многократное приложение силы почти всегда приводит к повышению температуры объектов. Например, трение рук создает тепло, удары молотом делают металл горячим. Этот опыт закрепляется в нашем сознании, формируя убеждение, что интенсивное воздействие ведет к накоплению тепла и разрушению порядка. Но оказывается, этот принцип неприменим ко всему миру, особенно на квантовом уровне, пишет ScienceDaily.
Группа ученых под руководством профессора Ханса Кристофа Нагерля из Инсбрукского университета провела эксперимент, опровергающий общепринятые представления о неизбежности нагрева квантовых систем. Эксперты создали искусственно сконструированную одномерную квантовую жидкость, состоящую из холодных атомов, охладив их практически до абсолютного нуля. Затем атомы подвергались периодическому воздействию мощного лазерного света, создающего колебательные условия.
Обычно подобные колебания вызывают постоянный рост энергии и повышение температуры. В данном случае команда обнаружила нечто совершенно противоположное: после первоначального быстрого роста распространения импульса, движение атомов внезапно остановилось. Импульс перестал распространяться, кинетическая энергия перестала расти и достигла стабильного уровня. Несмотря на продолжающееся взаимодействие атомов, они перестали накапливать дополнительную энергию, оставаясь стабильными.
Такое явление называется многочастичной динамической локализацией (MBDL). Оно свидетельствует о важной роли квантовой когерентности в поддержании стабильности сложных квантовых систем. «В этом состоянии квантовая когерентность и многочастичная запутанность предотвращают термизацию системы и проявление диффузионного поведения даже при длительном внешнем воздействии. Распределение импульса, по сути, застывает и сохраняет свою структуру», — объясняет Нагерль.
Работа ученых не только углубляет понимание природы квантовых явлений, но и представляет собой важный шаг вперед в развитии квантовых технологий. Сегодня одним из главных препятствий на пути к созданию эффективных квантовых устройств является проблема декогеренции — постепенной потери хрупких квантовых состояний в результате взаимодействия с окружающей средой. Исследование Нагерля показывает, что путем контроля условий эксперимента можно создавать системы, способные сопротивляться этому эффекту.
Таким образом, данное исследование меняет взгляды на фундаментальные законы природы и приближает человечество к практической реализации революционных квантовых технологий будущего.
Ранее физик изобрел карманный прибор для ловли звездных частиц.
