امسال نوبل فیزیک یه جور خاصی جذاب شد! سه تا دانشمند باحال به اسم‌های جان کلارک، میشل اچ. دووره و جان مارتینیس تونستن جایزه رو به خاطر کشف واقعاً عجیب کوانتومی تو مقیاسی که واقعاً تو دست جا می‌شه ببرن! یعنی اگه فکر می‌کردین کوانتوم فقط تو دنیای ذره‌هاست و ربطی به وسایل دنیای واقعی نداره، باید یه بازنگری اساسی بکنین!
اول از همه، کوانتوم چیه اصلاً؟ خلاصه بگم، کوانتوم یعنی دنیایی که ذره‌ها (مثل الکترون‌ها) همزمان می‌تونن هم حالت ذره داشته باشن هم موج. این یعنی مثلاً یه ذره می‌تونه با احتمال‌های مختلف هر جایی باشه! یکی از پدیده‌های خیلی خفن تو کوانتوم هم Quantum Tunneling هست؛ یعنی عبور ذرات از سدهایی که تو فیزیک کلاسیک اصلاً ممکن نیست. مثلاً انگار یه توپ بخواد از دیوار رد شه و شما بگین خب شاید با یه احتمال کوچیک این کار رو بکنه!
این سه دانشمند دقیقاً اومدن به ما نشون دادن که این افکت باحال، فقط مخصوص یه یا دوتا ذره ریز نیست، می‌شه گروهی از ذرات رو داشت که با هم تو مقیاس نسبتاً بزرگی این کار رو انجام می‌دن. اونا با استفاده از یه آزمایش به نام “پیوند جوزفسون” یا Josephson Junction (یعنی قرار دادن دو تا ابررسانا در کنار هم با یه لایه عایق بینشون) اومدن این قضیه رو امتحان کردن.
ابررسانا یعنی موادی که وقتی خیلی سرد بشن، مقاومتشون صفر می‌شه و الکترون‌ها توش مثل یه تیم متحد (که بهشون می‌گن جفت کوپر یا Cooper Pairs) می‌تونن بدون هیچ اتلاف انرژی حرکت کنن. جفت کوپر یعنی الکترون‌ها کنار هم جفت می‌شن و دیگه مثل تک‌تک حرکت نمی‌کنن، یه جورایی مثل فوتون‌ها (ذرات نور) کنار هم جمع می‌شن.
تو آزمایش این سه نفر، اول هیچی جریان از مدار رد نمی‌شد؛ ولتاژ صفر بود. ولی وقتی آزمایش رو چند بار تکرار کردن، یهو دیدن که جریان می‌تونه از اون لایه سدی عبور کنه! یعنی همون Quantum Tunneling تو مقیاس بزرگ اتفاق افتاده بود که قبلاً فقط تو ذرات تکی دیده بودن. جالب‌تر اینه که وقتی امواج مایکروویو به الکترون‌ها زدن، فهمیدن انرژی‌هاشون پله‌پله (یا همون Quantized) هست. یعنی انرژی‌هاشون یه عدد خاصه نه هر مقداری!
با این کشف، یه جور “اتم مصنوعی” یا Artificial Atom ساختن که کلی کاربرد داره. الان مثلاً تو چیپ‌های مدرن و حتی تو بحث کامپیوترهای کوانتومی از همین ماجرا استفاده می‌شه. اگه گوشی هوشمند داری یا چیزی از کوانتوم شنیدی، بدون همین کار این افراد باعث تکون خوردن فناوری شده!
خود جان کلارک گفته اصلاً فکرش رو نمی‌کرده این کشف برسه به نوبل! می‌گه وقتی خبر دادن شکه شده و براش کامل غیرمنتظره بوده.
این سه نفر جایزه نوبل رو از آکادمی سلطنتی سوئد دریافت کردن و امسال دیگه نوبل به ۱۱۹امین سال خودش رسید! جایزه رو هم ۱۱ میلیون کرون سوئدی (تقریباً ۱.۲ میلیون دلار) دریافت کردن.
اوله اريكسون، رئيس كميته نوبل فيزيك هم گفته واقعاً فوق‌العاده‌ست که فیزیک کوانتومی بعد یک قرن هنوز هی ما رو سورپرایز می‌کنه و مفید هم هست، چون همین کوانتوم اساس کل تکنولوژی دیجیتاله!
خلاصش این می‌شه که کوانتوم فقط یه بحث فلسفی عجیب یا مال دنیای میکروسکوپی نیست؛ می‌تونه تو بزرگ‌ترین مقیاس‌هایی که حتی تو دست می‌گیری هم اثر بذاره و دنیای فناوری رو تکون بده!
منبع: +
