Ніщо у нашому світі не знаходиться у стані абсолютного спокою. Навіть при абсолютному нулі, коли температурні коливання матерії заморожені, частинки продовжують квантово вібрувати. Це тонке тремтіння було виявлене у маленькому кремнієвому бруску, що став першим твердим об'єктом, який продемонстрував квантові коливання.

Цей феномен, що називається нульовими коливаннями, є наслідком принципу невизначеності Гейзенберга, який говорить, що чим більше відомо про місце розташування частинки у цей момент часу, тим менше відомо про швидкість і напрямок її руху, і навпаки. До сьогоднішнього дня, нульова енергія спостерігалася прямо в одиничних атомах або у невеликій кількості частинок.

У новому експерименті застосовувався кремнієвий брусок, розміром 12 мікрометрів у довжину та менше мікрометра завширшки. Оскар Пейнтер із Каліфорнійського технологічного інституту у Пасадені разом із колегами, охолодив брусок практично до абсолютного нуля, після чого використав лазер, щоб виявити ознаки його руху.

Деякі фотони цього лазера отримали зсув енергії після того, як стикнулися з вібруючим бруском. Звичайні термічні коливання здатні як збільшувати, так і зменшувати енергію фотона, але все відбувається інакше у випадку із квантовими коливаннями. Оскільки це найменший із можливих енергетичних станів, він здатний тільки поглинати енергію. Група Пейнтера виявила, що відбите світло перебувало на більш низькому енергетичному рівні, що є явною ознакою квантових коливань.

Дана робота стала першою, у якій вдалося продемонструвати дуже дивну поведінку нульових флуктуацій. А саме: у цьому стані, речовина здатна тільки поглинати енергію. У класичних системах імовірність поглинання та виділення енергії однакова.

Один із учасників групи прокоментував: "Ми продемонстрували причину, по якій макроскопічні (мільярди атомів) об'єкти не можуть бути охолоджені до абсолютного нуля. На якомусь етапі ви впираєтесь у межу, далі якої речовина здатна винятково на поглинання енергії і не здатна віддавати її. І якщо вона тільки поглинає енергію, то це унеможливлює її подальше охолодження. У цьому й полягає феномен квантового коливання. Схожі експерименти проводилися і раніше, але у масштабах декількох атомів: нічого досить великого, видимого у мікроскоп (на відміну від нашого експерименту)".

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: globalscience.ru