Home » Știință » Cercetătorii vor să creeze „lumina cuantică”

Cercetătorii vor să creeze „lumina cuantică”

Publicat: 06.02.2023

Cercetătorii au teoretizat un nou mecanism pentru a genera „lumina cuantică” de înaltă energie, care ar putea fi folosită pentru a investiga noi proprietăți ale materiei la scară atomică.

Cercetătorii de la Universitatea din Cambridge, din Anglia, împreună cu colegi din SUA, Israel și Austria, au dezvoltat o teorie care descrie o nouă stare a luminii, care are proprietăți cuantice controlabile pe o gamă largă de frecvențe, până la frecvențe de raze X.

Rezultatele lor sunt publicate în revista Nature Physics.

Cu ce este diferită lumina cuantică față de lumina clasică?

Lumea pe care o observăm în jurul nostru poate fi descrisă după legile fizicii clasice, dar odată ce observăm lucrurile la scară atomică, lumea ciudată a fizicii cuantice preia controlul. Imaginați-vă o minge de baschet: observând-o cu ochiul liber, mingea de baschet se comportă conform legilor fizicii clasice. Dar atomii care alcătuiesc mingea de baschet se comportă în schimb conform fizicii cuantice.

„Lumina nu face excepție: totul, de la lumina soarelui la undele radio, poate fi descris în cea mai mare parte folosind fizica clasică”, a spus dr. Andrea Pizzi, autor principal al studiului, care a efectuat cercetarea în timp ce se afla la Laboratorul Cavendish din cadrul Universității Cambridge.

„Dar la scară micro și nanometrică, încep să fie implicate așa-numitele fluctuații cuantice, pe care fizica clasică nu le poate explica”, a spus el.

Cum ar putea fi creată lumina cuantică?

Pizzi, care se află în prezent la Universitatea Harvard, a lucrat cu grupul lui Ido Kaminer, de la Institutul de Tehnologie Technion-Israel, și cu colegii de la MIT, SUA, și de la Universitatea din Viena, Austria, pentru a dezvolta o teorie care prezice o nouă modalitate de a controla lumina cuantică.

„Fluctuațiile cuantice fac această lumină cuantică să fie mai greu de studiat, dar și mai interesantă: dacă sunt proiectate corect, fluctuațiile cuantice pot fi o resursă. Controlul stării luminii cuantice ar putea permite noi tehnici în microscopie și calcul cuantic”, a spus Pizzi.

Una dintre tehnicile principale de generare a luminii folosește lasere puternice. Atunci când un laser suficient de puternic este îndreptat către o colecție de emițători, poate smulge niște electroni de la emițători și îi poate energiza.

În cele din urmă, unii dintre acești electroni se recombină cu emițătorii din care au fost extrași, iar excesul de energie pe care l-au absorbit este eliberat sub formă de lumină. Acest proces transformă lumina de intrare de joasă frecvență într-o radiație de ieșire de înaltă frecvență, scrie Phys.org.

Ecuații complicate

„S-a presupus că toți acești emițători sunt independenți unul de celălalt, rezultând o lumină de ieșire în care fluctuațiile cuantice sunt destul de lipsite de caracteristici”, a spus Pizzi.

„Am vrut să studiem un sistem în care emițătorii nu sunt independenți, ci corelați: starea unei particule vă spune ceva despre starea alteia. În acest caz, lumina de ieșire începe să se comporte foarte diferit, iar fluctuațiile sale cuantice devin foarte structurate și posibil mai utile”, a continuat el.

Pentru a rezolva acest tip de problemă, cunoscută drept problema celor N corpuri, cercetătorii au folosit o combinație de analiză teoretică și simulări pe computer, în care lumina de ieșire de la un grup de emițători corelați ar putea fi descrisă folosind fizica cuantică.

Teoria, a cărei dezvoltare a fost condusă de Pizzi și Alexey Gorlach, de la Technion, demonstrează că lumina cuantică controlabilă poate fi generată de emițători corelați folosind un laser puternic. Metoda generează lumină de ieșire de înaltă energie și ar putea fi utilizată pentru a proiecta structura cuantică-optică a razelor X.

Cercetătorii își doresc să conducă experimente cu această lumină

„Am lucrat luni de zile pentru a obține ecuații din ce în ce mai curate, până am ajuns în punctul în care am putut descrie legătura dintre lumina de ieșire și corelațiile de intrare cu o singură ecuație compactă. Ca fizician, mi se pare frumos”, a spus. Pizzi.

„Cu privire la viitor, ne-am dori să colaborăm cu specialiști în experimente pentru a oferi o validare a predicțiilor noastre. În ceea ce privește teoria, munca noastră sugerează sistemele cu mai multe corpuri ca resursă pentru generarea luminii cuantice, un concept pe care dorim să-l investigăm mai pe larg, dincolo de configurația luată în considerare în această lucrare”, a conchis el.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au creat echipamentul virulicid pentru pompieri și soldați

Telescopul Webb a descoperit cea mai rece gheață din Universul cunoscut

O nouă descoperire ne aduce mai aproape de călătoria interstelară

Cu un pas mai aproape de baterii reciclabile pentru telefoanele mobile. Ce au descoperit cercetătorii?

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Animalele ar fi evoluat cu 200 de milioane de ani mai devreme decât credeam, indică noi fosile
Animalele ar fi evoluat cu 200 de milioane de ani mai devreme decât credeam, indică noi fosile
Fisticul ar putea fi un aliat natural pentru un somn odihnitor, indică un nou studiu
Fisticul ar putea fi un aliat natural pentru un somn odihnitor, indică un nou studiu
Axa Pământului s-a deplasat de patru ori în ultimii 320 de milioane de ani, inclusiv în era dinozaurilor
Axa Pământului s-a deplasat de patru ori în ultimii 320 de milioane de ani, inclusiv în era dinozaurilor
Cât de repede îți îmbătrânește creierul? Bacteriile din intestin ar putea deține răspunsul
Cât de repede îți îmbătrânește creierul? Bacteriile din intestin ar putea deține răspunsul
Ecranele ne fură prietenii, somnul și sportul. Care este concluzia desprinsă din 121 de studii?
Ecranele ne fură prietenii, somnul și sportul. Care este concluzia desprinsă din 121 de studii?
Cum ar putea fi salvați coralii de temperaturile extreme
Cum ar putea fi salvați coralii de temperaturile extreme
Un experiment cu copaci început în urmă cu peste 3 decenii încă oferă informații utile
Un experiment cu copaci început în urmă cu peste 3 decenii încă oferă informații utile
O țară are atât de puțini copii încât își închide școlile. Se întâmplă în Europa
O țară are atât de puțini copii încât își închide școlile. Se întâmplă în Europa
Bolile care nu vor să dispară, în ciuda progreselor din medicină
Bolile care nu vor să dispară, în ciuda progreselor din medicină
Mecanismul prin care celulele ombilicale pot opri cancerul
Mecanismul prin care celulele ombilicale pot opri cancerul
La ce să fii atent ca să nu confunzi depresia cu îmbătrânirea?
La ce să fii atent ca să nu confunzi depresia cu îmbătrânirea?
Astronomii raportează primele emisii radio localizate direct pe o exoplanetă. De ce nu provin de la extratereștri
Astronomii raportează primele emisii radio localizate direct pe o exoplanetă. De ce nu provin de la extratereștri
O nouă specie de pinguin a fost descrisă după mai bine de un secol
O nouă specie de pinguin a fost descrisă după mai bine de un secol
De ce unii japonezi rămân activi chiar și după 80 sau 90 de ani
De ce unii japonezi rămân activi chiar și după 80 sau 90 de ani
Cum arată testul de 30 de secunde care poate oferi indicii despre starea de sănătate
Cum arată testul de 30 de secunde care poate oferi indicii despre starea de sănătate
Astronomii au recreat „supa” primordială a Big Bangului și au descoperit un rezultat neașteptat
Astronomii au recreat „supa” primordială a Big Bangului și au descoperit un rezultat neașteptat
Care a fost prima limbă vorbită de oameni? Ce poate afla știința și unde încep speculațiile
Care a fost prima limbă vorbită de oameni? Ce poate afla știința și unde încep speculațiile
Cercetătorii au descoperit cum pot produce hidrogen ieftin din apă
Cercetătorii au descoperit cum pot produce hidrogen ieftin din apă