Forskere knækker kvantefysik -puslespil

Forskere har genundersøgt en 60-årig idé af en amerikansk fysiker og givet ny indsigt i kvanteverdenen.

Forskningen, som tog syv år at gennemføre, kan føre til forbedrede spektroskopiske teknikker, laserteknikker, interferometriske højpræcisionsmålinger og atomstråleapplikationer.

Kvantfysik er studiet af stof på atomniveau. Atomer og elektroner er så små, 1 milliard placeret side om side kunne passe inden for en centimeter. På grund af den måde atomer og elektroner opfører sig på, forskere beskriver deres adfærd som bølger.

Bølger, i modsætning til partikler, der bevæger sig i lige linjer, kan omgå forhindringer, men hvis der er nok tilfældige forhindringer, bølgerne kan ikke komme igennem, fordi de forstyrrer hinanden og afbryder.

Ved lave temperaturer, stof, som består af atomer og partikler, kan få den til at opføre sig meget som lys; det er, lys opfører sig på samme måde som alle bølger. I dets interaktion med stof, lys kan opføre sig som om det er sammensat af partikler, der ikke går rundt om genstande, men i stedet rejse i en lige linje.

I Quantum Information Lab på universitetet, forskere tog dette et skridt videre og tilføjede et ultrakoldt atomeksperiment til blandingen. Ved hjælp af højteknologiske lasere, de manipulerede disse ultrakolde atomer, indtil de var så kolde, at deres bølgeadfærd blev synlig for øjet.

"Vi taler en milliarddel af en grad over det absolutte nul (-273,15 grader C), så det er ret koldt. Vi har skabt tilpassede mønstre af forhindringer for at stoppe bølgerne, og når vi tager et billede, vi kan finde ud af, hvor disse atomer er. Denne måde, vi kan se, hvad der præcist kræves for at få vores kvantemekaniske bølger til at afspejle forhindringer, og hvorfor bølgerne ikke kommer ind, "Dr. Hoogerland siger.

"Fra denne forskning kommer en dybere forståelse af kvanteverdenen, som igen bestemmer, hvad der sker i verden omkring os. Spin-offs fra denne forskning er forbedrede spektroskopiske teknikker, laserteknikker, interferometriske højpræcisionsmålinger og atomstråleapplikationer. "

Arbejde sammen, gennem Dodd-Walls Center for Photonics og Quantum Technologies, med forskere ved University of Otago, forskergruppen kunne endelig matche resultaterne af eksperimenterne med teoretiske forudsigelser, vige for ny indsigt, som kunne bruges til at oprette og teste "designermaterialer" med tilpassede egenskaber.