یه خبر جالب از دانشگاه توکیو دارم که شاید ذهنت رو داغون کنه! محققین اونجا موفق شدن با یکی از ذرات خیلی کوچیک، یعنی ذرات ابعاد نانو، کاری کنن که انگار قوانین فیزیک رو دارن دور می‌زنن و به اصطلاح “سر و صدا”ی کوانتومی یا همون میزان عدم قطعیت ذاتی دنیا رو کمتر کنن.
حالا اصلاً این داستان کوانتومی چیه؟ بذار ساده بگم: تو دنیای ریز و میکروسکوپی، مثل اتم‌ها و ذرات کوچیک، هیچ وقت نمی‌تونی با دقت کامل جاشون یا سرعتشون رو بفهمی. همیشه یه مقدار لرزش و بی‌ثباتی هست بهش می‌گن Zero-point fluctuation، یعنی حتی اگه ذره واقعاً آروم باشه بازم یه ذره تکون می‌خوره صرفاً چون دنیای کوانتوم این مدلیه.
توی این تحقیق، یه تکنیک باحال رو استفاده کردن به اسم “Quantum Squeezing” (یا فشردگی کوانتومی) که یعنی میان و اون دامنه‌ی لرزش رو از مقدار معمولیش هم کمتر می‌کنن! انگار پارازیت رو روی موج رادیو کم کنی که واضح‌تر شنیده بشه، اینا هم تونستن لرزش مرموز ذره رو کمتر کنن از اون چیزی که قانون‌های طبیعت می‌گن امکان داره.
حالا چطور این کار رو کردن؟ خیلی جالبه: اومدن یه ذره شیشه‌ای کوچولو در ابعاد نانو رو گرفتن و معلقش کردن داخل خلا (یعنی یه محیط کاملاً بدون هوا و مزاحم)، بعدم با لیزر حسابی خنکَش کردن تا خیلی خیلی نزدیک به سطح انرژی پایین بیاد. بعد که شرایط بهینه شد، یه لحظه دام رو ول کردن و سرعتش رو اندازه گرفتن. نتیجه؟ دیدن تو زمان مناسب، توزیع سرعت ذره حتی کمتر از اون چیزی شده که طبق قوانین کوانتومی انتظار می‌ره! این یعنی “Quantum Squeezing” واقعاً رخ داده.
اصلاً چرا این کار مهمه؟ چون تا حالا فیزیک کوانتومی بیشتر درباره‌ی فوتون‌ها و اتم‌ها جواب می‌داد. حالا این تیم تونستن یه ذره نسبتاً بزرگ‌تر (برای دنیای ریز)، یعنی همون نانو ذره رو با قوانین کوانتوم کنترل کنن. اینطوری می‌شه مرز بین دنیای کلاسیک و کوانتومی رو بهتر بررسی کرد و فهمید این قانونا دقیق تا کجا جواب می‌دن.
خود پروفسور آیکاوا، رهبر تیم گفته: «تا الان قوانین کوانتوم فقط برای چیزای ریز کار می‌کرد؛ حالا ما داریم امتحان می‌کنیم ببینیم برای چیزای بزرگ‌تر هم درسته یا نه».
البته کار آسونی هم نبوده. ذرات معلق خیلی ناپایدارن و محیط کلی پارازیت اضافه می‌کنه. تیم توکیو چند سال وقت گذاشت تا تونست شرایط کاملاً بهینه پیدا کنه. تازه فهمیدن این ذره معلق به شدت به هر تغییری در محیط حساسه و این هم نکته منفی نیست، بلکه باعث می‌شه همون ذره به عنوان یه آزمایشگاه کوچولو برای تست چیزای جدید کوانتومی عالی باشه.
از این داستان فقط علم ناب درنمیاد! همین تکنولوژی می‌تونه دستگاه‌های حسگر فوق‌العاده دقیقی ایجاد کنه که مثلاً برای ناوبری بدون GPS یا ماشین‌های خودران خیلی بدرد می‌خورن. چون اونا نیاز به سنسورهای قابل اعتماد دارن که حتی بدون ماهواره هم دقیق کار کنه. علاوه بر این، این نوع سنسورها می‌تونن برای پزشکی، زمین‌شناسی و حتی ارتباطات استفاده بشن.
در حال حاضر تیم توکیو فقط دارن جشن موفقیتشون رو می‌گیرن، ولی این فقط شروع یه سفر بزرگ‌تره، سفری که شاید قوانین عجیب دنیای کوانتوم رو حتی نزدیک‌تر به دنیای روزمره‌مون کنه.
اگه دلت می‌خواد بیشتر بدونی، این یافته‌ها توی ژورنال Science چاپ شده.
منبع: +
