Можно ли заставить объект из миллионов атомов вести себя как единичная квантовая частица? Оказывается — да.
Представьте стрелку компаса, которая отклоняется меньше чем на ширину бактерии — и это уже считается максимально возможной точностью, дальше физика просто не позволяет. Именно такого результата добились авторы работы. Они уперлись в фундаментальный предел природы, за которым никакого «точнее» не существует.
Исследователи из Венского университета совместно с коллегами из TU Wien и Ульмского университета впервые охладили вращающуюся наночастицу до квантового основного состояния сразу по двум осям. Результаты опубликованы в Nature Physics.
Крошечная стеклянная «гантель» из двух шариков диоксида кремния диаметром 150 нм каждый удерживалась в ловушке лазерного луча в условиях сверхвысокого вакуума. Охладив еt почти до абсолютного нуля, до десятков мкК, исследователи добились того, что ориентация частицы в пространстве стала принципиально размытой. Погрешность составила около 20 мкрад: кончик «гантели» отклонялся меньше чем на 1/100 диаметра атома.
Квантовая механика исключает такие условия, при которых частица могла бы быть абсолютно неподвижной. Даже при нулевой температуре она сохраняет минимальный запас энергии — нулевое колебание, предсказанное принципом неопределенности Гейзенберга. Достичь этого предела для прямолинейного движения удавалось и прежде, однако заморозить вращение сразу в двух измерениях до той же границы задача принципиально иного уровня сложности.
Источник: hi-tech.mail.ru