Chip om atomen te vangen en te koelen (afb: TU Wenen)
Ik neem niet alle berichten mee die ik opmerkelijk vind over kwantum-mechanica. Dat komt vooral omdat kwantumme-chanica me boven de pet gaat en ik dus lang niet altijd kan inschatten wat een uitkomst van een onderzoek anders betekent dan dat kwantummechanica vreemd is. Een paar dagen geleden las ik over een onderzoek waarin zou zijn aangetoond dat ook atomen zich kunnen verstrengelen (een relatie op afstand hebben). Dat is vast groot nieuws voor de kwantummechanici, maar ik kan er niks mee. Kwantummechanica hangt aan elkaar van de idiotie, tenminste van wat we in de ‘gewone’ wereld als idiotie ervaren. Deeltjes die zich tegelijkertijd in twee toestanden bevinden? Geen probleem. Nu blijkt dat kwantumsystemen ook twee verschillende temperaturen kunnen. Het moet toch niet gekker worden?
De temperatuur is een kwestie van bewegelijkheid en van statistiek. Niet alle deeltjes in een groot systeem zijn even beweeglijk, maar dat is geen probleem. Het gaat om het gemiddelde. Bij heel kleine systemen met een klein aantal deeltjes gaat het mis. De onderzoekers van de technische universiteit van Wenen hebben nu gemeten hoe kwantumsystemen een bepaalde toestand bereiken met van tevoren vastgestelde eigenschappen. Verrassend genoeg kwamen ze er zo achter dat kwantumsystemen tegelijkertijd verschillende temperaturen kunnen hebben.
Dan ga je als ‘normaal’ mens natuurlijk steigeren. De temperatuur is een nuttige natuurkundige grootheid. Die geeft in feite aan hoe beweeglijk de deeltjes in een systeem zijn. De temperatuur is dan het gemiddelde de beweeglijkheid van al die deeltjes in dat systeem en dat zijn er veel.
De onderzoekers uit Wenen hebben samen met collega’s van de universiteit van Heidelberg (D) bekeken hoe kwantumdeeltjes die toestand bereiken waarbij je statistische uitspraken kan doen. Met vermeld verbazingwekkend resultaat. Hierdoor zou de kwantummechanische wereld meer inzicht hebben gekregen in de exotische gedragingen van grote kwantumsystemen.
De onderzoekers gebruikten bij hun speurwerk een microchip waarmee wolken van enkele duizenden atomen konden worden gevangen en afgekoeld tot dicht bij het absolute nulpunt (-273°C) als hun kwantumeigenschappen ‘zichtbaar’ worden. Bij het absolute nulpunt zouden de deeltjes in het geheel niet meer bewegen. Als de omstandigheden op de chip abrupt werden veranderd, dan bleek de atoomwolk verschillende temperaturen tegelijkertijd te kunnen hebben. Het aantal verschillende temperaturen is afhankelijk van de manier waarop de onderzoekers de wolk ‘bejegenen’. “Met onze microchip kunnen we complexe kwantumsystemen sturen en hun gedrag meten”, zegt onderzoeker Tim Langen. Er bestonden al theoretische beschouwingen die dit effect hebben voorspeld, maar dat is nu voor het eerst ook waargenomen. Wordt hoe dan ook vervolg.
Bron: Science Daily