ارتعاش کوانتومی برای اولین بار در دمای اتاق مشاهده شد

تیمی از محققان MIT و موسسه فدرال فناوری سوییس برای نخستین بار موفق به مشاهده ارتعاش کوانتومی در دمای اتاق شده اند؛ پدیده ای که تا کنون تنها در دماهای فوق سرد و به دقت کالیبره امکان پذیر بود.

همانطور که فوتون کوچکترین واحد نور محسوب می شود، فونون هم کوچکترین واحد صدا یا ارتعاش محسوب می شود. فونون بسته هایی از انرژی ارتعاشی در جسم جامد هستند و توسط نوسانگرهای شبکه های کوانتیده تولید می شوند. این تیم تحقیقاتی هم موفق به مشاهده فونونی شده اند که توسط پالس های لیزری با فرکانس بالا در یک الماس تولید شده اند.

مشاهده فونون از آن جهت اهمیت دارد که نشان دهنده ارتعاش به صورت یک واحد انرژی (مطابق تعریف مکانیک کوانتوم) و همچنین موج (مطابق تعریف فیزیک کلاسیک) است. شناسایی فونون به خاطر ماهیت حساسش بسیار دشوار است اما محققان با به دام انداختن آن در دمای اتاق رفتار کوانتومی را که بیشتر در قلمروی مولکولی جریان دارد، به دنیای ما نزدیکتر کرده اند. «ویویشک سودیر»، محقق MIT در اینباره می گوید:

آزمایش ما که در محیط کاملا عادی صورت گرفته، تناقض بین تجربیات روزمره و اصول فیزیک کوانتوم را از بین می برد.

در این آزمایش سودیر و همکارانش لیزری با نرخ ۸۰ میلیون پالس در ثانیه را به سمت یک الماس نشانه رفته اند. فونون ها در الماس در فرکانس های بالا عمل می کنند بنابراین به واسطه فعالیت در سطح انرژی بالاتر از هوای اطراف از تداخل های حرارتی در امان هستند.

محققان به امید تحریک یک فونون چندین ساعت الماس را در معرض بمباران فوتونی قرار دارند. فوتون ها و فونون ها بر اثر برهم کنش متحمل تغییر موجی می شوند که در نهایت تحلیل می روند.

به گفته سودیر از همین روش می توان برای آزمایش مواد معمولی دیگر و یافتن ارتعاش های کوانتومی و خواص ابررسانایی در آنها استفاده کرد. همچنین از کاربردهای احتمالی آن در آینده می توان به تشخیص بهترین مواد برای تولید ماشین های کوانتومی اشاره کرد که در برابر نویزهای محیط از مصونیت بالایی بهره ببرند.