ایران پرسمان

آخرين مطالب

اثر بومرنگ کوانتومی چیست؟ خردنامه

اثر بومرنگ کوانتومی چیست؟
  بزرگنمايي:

ایران پرسمان - دیجی کالا / شاید برای شما هم جالب باشد اگر بدانید که طی آزمایش‌های جدید، فیزیکدانان مشاهده‌ی یک پدیده‌ی تئوری و پیش بینی شده به نام اثر بومرنگ کوانتومی (Quantum boomerang effect) را تایید کرده‌اند. اما اثرِ بومرنگ کوانتومی دقیقا چیست و مشاهده‌ی آن چه اهمیتی دارد؟ اگر شما هم چنین سوالاتی را در ذهن دارید، احتمالا وقت بالا و پایین پریدن در لانه‌ی خرگوش است، پس تا انتهای این مقاله همراه ما باشید تا اطلاعات بیشتری از این دنیای عجیبِ کوانتومی به دست آوریم!

ایران پرسمان

اثر بومرنگ کوانتومی چیست؟
همچون بومرنگ که با پرت کردن آن از هر نقطه‌ای به محل اولیه‌ی خود بر می‌گردد، فیزیکدانان از برخی ذرات کوانتومی (ذراتِ موادی خاص) هم انتظار دارند که به طور میانگین از هر نقطه‌ای که شروع به حرکت می‌کنند، به همان محل بازگردند.
 در اثر بومرنگ کوانتومی، ذرات به طور متوسط پس از یک ضربه‌ی لیزر به موقعیت اولیه خود باز می‌گردند. در همین راستا آزمایشی جدید (تصویر) این اثر کوانتومی را با استفاده از اتم‌های لیتیوم تایید می‌کند.
به بیان دقیق‌تر، ذراتی قابلیت نمایش اثر بومرنگ را دارند که در متریالی با بی‌نظمی یا اختلالات بالا (به جای موادی بی‌نقص که معمولا از اتم‌هایی در آرایش مرتب تشکیل شده‌اند!) قرار داشته باشند. درواقع آرایش اتمی این دسته از مواد باید دارای عیوب و بی‌نظمی‌های بسیاری (همچون آرایش اتم‌هایی با ساختارِ نامرتب یا در هم پاشیده) باشد.
فیزیکدانان چگونه اثر بومرنگ کوانتومی را برای اولین بار مشاهده کردند؟

ایران پرسمان


در سال 1958، فیزیکدانی به نام فیلیپ اندرسون «Philip Anderson» متوجه شد که در صورت وجود بی‌نظمی کافی در یک ماده، الکترون‌های آن، دچار حالتی موضعی (localized) می‌شوند. به این معنی که الکترون‌ها در جای خود گیر می‌کنند و این امکان را ندارند تا خیلی دورتر از محلی که قرار دارند، حرکت کنند! در چنین حالتی، الکترون‌های پین شده در جای خود، از رسانایی الکتریکی ماده جلوگیری می‌کند و در نتیجه ماده‌ی فلزی را به عایق تبدیل می‌کنند. در همین راستا، جالب است بدانید که این موضوع در اثر بومرنگ کوانتومی هم حائز اهمیت است.
به منظور درک بهتر این اثر کوانتومی، فرض کنید که حسابی کوچک شده‌اید و سفری به درون ماده‌ای بی‌نظم داشته‌اید. در چنین موقعیتی اگر بخواهید یک الکترون را از خود دور کنید، الکترون تغییر جهت می‌دهد و بلافاصله به سمت شما بازمی‌گردد، سپس متوقف می‌شود. اگر بخواهیم صادق باشیم الکترون بیشتر رفتاری شبیه به سگ دارد تا بومرنگ! چراکه اگر بومرنگ را نگیرید، از کنار شما می‌گذرد، اما سگی که به خوبی آموزش دیده است، زمانی که برگردد، در کنار شما می‌شیند.
با توجه به همین بحث تئوری که از حدودا 60 سال پیش مطرح است، فیزیکدان دست به طراحی آزمایشی تجربی زدند تا این اثر را برای اولین بار مشاهده کنند. این فیزیکدانان به منظور نمایش این اثر کوانتومی از اتم‌های لیتیوم فوق سرد به عنوان جایگزین الکترون‌ها استفاده کردند. همچنین این تیم به جای بررسی اتم‌هایی که به موقعیت اولیه‌ی خود باز می‌گردند، وضعیتِ تکانه‌ی آن‌ها را مطالعه کردند، چراکه ایجاد چنین شرایطی، در محیط تجربی آزمایشگاه، نسبتاً ساده‌تر است. در طی این آزمایش، در ابتدا اتم‌ها ساکن بودند، اما پس از فرود آمدنِ ضربه‌های لیزری برای انتقال تکانه‌ی لحظه‌ای به آن‌ها، به طور متوسط، اتم‌ها ​​به حالت سکون اولیه‌ی خود بازگشتند؛ در چنین حالتی، دانشمندان شاهد اثر بومرنگ تکانه بودند.
در کنار چنین مشاهده‌ی جذابی، فیزیکدان شرایط لازم برای از بین بردن اثر بومرنگ کوانتومی را هم تعیین کردند. درواقع برای چنین کاری، نیاز به شکست تقارن معکوسِ زمان (time-reversal symmetry) است! به این معنی که در هنگام جلو رفتن بردار زمان، ذرات کوانتومی باید به همان شکلی رفتار کنند که در بازگشت به عقب انجام می‌دهند.
تقارن T یا تقارن معکوس زمانی، یک تقارن نظری در فیزیک است که در آن، t (زمان) به t- تبدیل می‌شود!
در همین راستا با تغییر زمانِ اولین ضربه از سمت لیزرها، آن هم به طوری که الگوی ضربه زدن تغییر نکند، محققان توانستند، تقارن معکوسِ زمان را بشکنند و همانطور که انتظار می‌رفت، اثر بومرنگ ناپدید شد!
سخن آخر
با اینکه اندرسون بیش از 60 سال پیش اثر موضعی الکترون را کشف کرد، اما اثر بومرنگ کوانتومی را می‌تواند موضوع تازه‌ای در فیزیک در نظر گرفت. فیزیکدان این تحقیق بیان می‌کنند که ظاهراً هیچ‌کس به این موضوع فکر نکرده است، چراکه احتمالاً به نظر خیلی از محققان اتفاقی بسیار غیرمعمول به نظر می‌رسید. این اثر عجیب نتیجه‌ای از دنیای کوانتومی است؛ چراکه ذرات کوانتومی می‌توانند همچون امواج عمل کنند و طی روش‌هایی پیچیده با هم ترکیب یا یکدیگر را خنثی کنند. درواقع این امواج این امکان را دارند تا با یکدیگر ترکیب شوند تا مسیری که به مبدأ ذره می‌رسد را تقویت کنند و مسیرهایی که ذره را از محل اولیه‌ی خود دور می‌کند را منحرف و خنثی کنند. بنابراین می‌توان این اتفاق را یک اثر کوانتومی خالص در نظر گرفت که در فیزیک کلاسیک هیچ معادلی ندارد.

لینک کوتاه:
https://www.iranporseman.ir/Fa/News/377705/

نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield
مخاطبان عزیز به اطلاع می رساند: از این پس با های لایت کردن هر واژه ای در متن خبر می توانید از امکان جستجوی آن عبارت یا واژه در ویکی پدیا و نیز آرشیو این پایگاه بهره مند شوید. این امکان برای اولین بار در پایگاه های خبری - تحلیلی گروه رسانه ای آریا برای مخاطبان عزیز ارائه می شود. امیدواریم این تحول نو در جهت دانش افزایی خوانندگان مفید باشد.

ساير مطالب

مهارت زندگی/ 8 مزیت فوق العاده زندگی مینیمالیستی

اشتباه فاجعه‌بار یک زن و آتش گرفتن 7 نفر

مهارت زندگی/ از این «قاتل رابطه» دوری کنید!

اینترنت ماهواره ای استارلینک هک شد؛ واکنش اسپیس ایکس باور نکردنی است!

درد دل ابتهاج با درخت خانه‌اش ارغوان

فراخوان بررسی آثار جایزه مرغک منتشر شد

علی باقری: کودک‌کشی به هنجار حکمرانی صهیونیست‌ها تبدیل شده است

چه شد که موج حمله در خارج و داخل به «سید حسین موسویان» کلید خورد؟

جزئیات برگزاری دادگاه مصطفی تاج‌زاده با حضور وی

زخمی بر گلوی شیطان

سخنگوی ارشد نیروهای مسلح: دشمنان روی قدرت بازدارندگی ایران حساب باز کرده‌اند

نشست مشترک سران قوا برگزار شد

درخواست همتی از دولت رئیسی

ضارب سلمان رشدی به تلاش برای ارتکاب قتل درجه دو متهم شد

افزایش تنش‌ها بر سر مساله تایوان

بحران جانشینی ایمن الظواهری در القاعده

نویسنده مرتد به دام افتاد؛ شیطان در مسیر جهنم

تقابل موشکی آمریکا با روسیه؛ استقرار موشک‌ ابرفراصوت در رزمناو

نایب‌رئیس کمیسیون امنیت ملی: ایران در برجام مارگزیده است

شهردار سابق پایتخت: نگران تهرانم

افت قیمت و تولید نفت ایران

آیا واقعا وعده های رئیسی عملی شده است؟

گوناگون/ واژه «پاتوق» از کجا آمده؟

نقاشی با استفاده از اَلَک آشپزخانه

ضرب المثل/ یک گِل دوست بدتر از هزار سنگ دشمن

شما برای اکتشافات "جیمز وب" اسم بگذارید

واژه «پاتوق» از کجا آمده؟

انتقاد یک خبرنگار درباره برگزاری نشست خبری در سفر استانی رئیسی

اگر سفارت روسیه نمی‌گفت...

لاسجردی: مقامات رده بالا می‌توانند، موانع مهم را چاره گشایی کنند

برنامه هفتم توسعه با چه اهدافی تدوین می‌شود؟

تاکید امیرعبداللهیان بر ضرورت اجرای توافقات بین ایران و قطر

واکنش نبویان به بیانیه میرحسین موسوی

ضارب سلمان رشدی اهل کجاست؟

چرا معارضین سوری پرچم ترکیه را آتش زدند؟

چرا اروپا نمی‌‌‌‌‌خواهد برجام فروبپاشد؟

بودجه سالیانه شهرداری تهران باید متناظر با برنامه چهارساله باشد

مهارت زندگی/ تست جالب شخصیت شناسی و عشق

زنبور دزد ندیده بودیم که دیدیم

جاذبه های گردشگری چین

گوناگون/ شهید زنده‌ای که 48 ساعت در سردخانه بود

دانشمندان چینی رکورد قوی‌ترین میدان مغناطیسی یکنواخت جهان را شکستند

انتشارِ یک ترجمۀ تازه از استیو تولتز و «عشق و اسلحه»

مشاور سابق ظریف: دولت نگران ریزش طرفدارانش با احیای برجام است

سرکنسول ایران در قاپان ارمنستان انتخاب شد

روزنامه رسالت: میرحسین موسوی، جام زهر را به امام نوشاند

وال‌استریت ژورنال: آنچه آمریکا پس از شهادت سردار سلیمانی مخفی نگه داشت

تغییرات گسترده در ترکیب کابینه مصر

هشدار رئیس جمهور آذربایجان به ارمنستان

استقرار ارتش سوریه در خطوط مقدم جبهه مقابله با ترکیه