مشاوره رایگان تحصیلی
منو

پیوند سه‌گانه‌ی نور٬ اتم٬ فونون

+ 62
رأی شما
- 77

نظریه‌پردازان ابزاری را پیشنهاد داده‌اند که قادر است به شکل کوانتومی اندرکنش‌های بین یک ‌فوتون٬ یک اتم و ارتعاشاتِ در مقیاس کوانتومیِ یک شی بزرگ‌مقیاس را بسنجد.

وسیله‌ای که این فیزیک‌پیشگان معرفی کرده‌اند با گسترش مرزهای آزمایش‌های کوانتومی قادر است تا ارتعاشات مکانیکی را با تک‌فوتون‌ها و یک اتم ترکیب ‌کند. این تیم از نظریه‌پردازان نتیجه‌ی پژوهش‌های خود را در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز گزارش داده و ادعا کرده‌اند که موفق به حل معادلات کوانتومی برای چنین سیستم‌هایی شده‌اند. بر اساس ادعای این پژوهش‌گران٬ چنین راه حلی به گستره‌ی وسیعی از کاوش‌های کوانتومی منجر خواهد شد. مثلاً می‌توان حرکت مکانیکی را تا سطح یک تک‌فونون (واحد کوانتومی ارتعاش) کاهش داده و تک‌فونون‌ها را به داخل ساختار موردنظر گسیل کرد. یکی از نویسندگان این مقاله قبلاً بر روی ساخت این ابزار کار کرده و این تیم معتقد است که می‌توان با بهره‌بردن از آن به مطالعات رفتار پدیده‌‌های کوانتومی در مقیاس‌های بزرگ دست یافت.

برای مطالعه‌ی اثرات متقابل بین یک فوتون و یک اتم پژوهش‌گران می‌توانند دو ذره را در داخل یک کاواک کوچک به تله بیاندازند و اتم را مجبور کنند تا یک فوتون را جذب و یا گسیل کند. به گفته‌ی کریستیانو سیوت (Ciuti Cristiano) از دانشگاه دیدرو (Diderot) پاریس٬ این زمینه‌ی مطالعاتی از الکترودینامیک کوانتومیِ کاواک در طول ۱۵ سال گذشته توسعه یافته است. اخیراً زمینه‌ی دیگری بنام اپتومکانیک ظهور کرده که در جستجوی چگونگی اندرکنش نور٬ نه تنها با اتم‌ها بلکه با اشیا بزرگ‌تر است. به عنوان مثال می‌توان آینه‌ی کوچکی را در نظر گرفت که توسط فوتون‌ها تحت بمباران قرار گرفته و ارتعاش می‌کند.

ماشین کوانتومی. نمایشی مفهومی از یک وسیله که قادر خواهد بود اندرکنش‌های یک فوتون با یک تک اتم و ارتعاشات مکانیکی را ممکن ‌سازد. محاسبات نشان می‌دهند که ارتعاشات را می‌توان تا اندازه‌ای کاهش داد که به یک توصیف کوانتومی نیازمند باشیم.

پرسشی اساسی در این رابطه وجود دارد و آن این‌که رفتار کوانتومی چگونه به اشیای بزرگ (همچون آینه‌ها) تعمیم داده می‌شوند و آیا این کار شدنی است؟ برای پاسخ به این چنین سوالاتی پژوهش‌گران یک ابزار ترکیبی پیشنهاد داده‌اند که الکترودینامیکِ کوانتومیِ کاواک را با اپتومکانیک ترکیب می‌کند. اکنون ایوان فاورو (Ivan Favero)- از همکاران دانشگاهی سیوتی در دانشگاه دیدور پاریس- به همراه سیوتی و دانشجوی تحصیلات تکمیلی خوان رسترپو (Juan Restrepo) چنین سیستمی را در سطح تک‌حالات کوانتومی و بدون استفاده از آزمایش‌های فیزیک کلاسیکی توصیف کرده‌اند.

نظریه‌پردازان بدون اشاره به چگونگی آزمایش خاصی یک میدان الکترومغناطیسی (فوتون‌ها) را که همزمان با یک اتم و یک شی ارتعاش‌کننده جفت شده است را مورد تحلیل قرار داده اند. اما ابزاری که بالاترین شانس را به این منظور دارد به اتم مصنوعی موسوم است: یک الکترون که به قطعه‌ای در ابعاد نانومتر از ماده‌ی نیم‌رسانا (که نقطه‌ی کوانتومی نامیده می شود) محدود می‌شود و همچون یک اتم معمولی می‌تواند دو تراز انرژی یا دو حالت کوانتومی داشته باشد. این اتم قادر است تا زمانی‌که گذارهایی بین این دو حالت اتفاق می‌افتند٬ فوتونی را جذب و یا گسیل کند.

قسمت اپتومکانیکیِ این سیستم را می‌توان یک ستون یا صفحه‌ای از ماده‌ی نیم‌رسانا درنظر گرفت که چند میکرومتر پهنا داشته و در فرکانس ویژه‌ای ارتعاش می‌کند. این صفحه یا ستون توانایی این را دارد تا فوتونی را که با یک ارتعاش جفت شده است٬ در داخل این بخش به دام بیاندازد. این تشدیدساز اپتومکانیکی در درون خود یک نقطه‌ی کوانتومی خواهد داشت.

محققان به این نتیجه دست یافته‌اند که چنان سیستمی قادر است تا حرکت ارتعاشی را تا چنان دامنه‌ی کوچکی کاهش دهد (یا سرد کند) که نیازمند توصیف کوانتومی به جای توصیف کلاسیکی باشیم. در مورد آزمایش نقطه‌ی کوانتومی داخل ستون٬ این خنک‌سازی با فرکانس ویژه‌ای از نور لیزر آغاز می‌شود. یک فوتونِ لیزری می‌تواند بواسطه‌ی این نقطه‌ی کوانتومی جذب شده و سپس چندین مرتبه بازگسیل گردد٬ درحالیکه در داخل ستون به دام افتاده است. در طول این مدت این فوتون انرژی یک یا چند فونونِ (کوانتای ارتعاش) داخل ستون ارتعاش‌کننده را جذب می‌کند٬ بنابراین موجب کاهش دامنه‌ی ارتعاش ساختار می‌شود و نهایتاً از کاواک فرار می‌کند. محاسبات نشان می‌دهند که در یک محیط سرد و پس از چنان چرخه‌های متعدد فوتونی٬ میزان ارتعاش به سرعت کاهش یافته و به کمترین سطح مجاز به لحاظ کوانتومی می‌رسد؛ که متناظر با انرژی یک تک‌فونون است.

تحلیل این تیم همچنین نشان می‌دهد که اگر این وسیله را با فرکانس دیگری در معرض نور لیزر قرار دهیم٬ تک‌فونون‌ها در بازه‌های منظمی به داخل ساختار پشتیبان خود گسیل می‌شوند. فاورو می تواند تصور ‌کند که «ساختارهای هدایت‌گر فونون‌ها» موجب خواهد شد تا مطالعات بیشتری در مورد چنین کوانتاهای ارتعاشی انجام پذیرد. به بیان او مطالعه‌ی فونون‌های انفرادی حائز اهمیت است٬ چون غالباً فرآیند‌هایی همچون شارش گرما در قالب رفتار جمعیِ فونون‌ها قابل درک است. اما به گفته‌ی فاورو: «گذارهای مابین فونون‌های انفرادی و رفتار جمعی بزرگ‌مقیاس ناشناخته مانده است.» در حال حاضر او به همراه هم‌کارانش بر روی ساخت این وسیله در آزمایشگاه کار می‌کنند.

سیوتی امید به کاوش پرسش‌های اساسی دیگری در این زمینه دارد. او می‌پرسد: «آیا توصیف کوانتومی استاندارد که در مورد این سیستم‌ها بکار می‌رود٬ از یک جرم بزرگ‌مقیاس برخوردار است؟ به بیان او این سیستم همچنین می‌تواند به شتاب‌سنج‌های بسیار دقیق و حس‌گرهای نیرو بیانجامد.

آن‌طور که استیو گیروین (Steve Girvin) از دانشگاه ییل (Yale) می‌گوید: «با این سرعت قابل ملاحظه‌ای که آزمایش‌ها در حال توسعه هستند٬ امکان دست‌یابی به چنان سیستم‌های سه‌جانبه‌ای در آینده‌ای نزدیک وجود دارد» «ممکن است پنجره‌ی جدیدی به سوی دینامیک کوانتومیِ پیچیده در شُرف باز شدن باشد»

psi.ir

+ 62
رأی شما
- 77



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
بسط تیلور (6 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (15 پاسخ)
مشکل دهم ثانیه تایمر (15 پاسخ)
انتقال الکترون در جریان الکتریکی (2 پاسخ)
ساخت اولین قلب با چاپگر سه‌بعدی و رگ و پی انسانی (0 پاسخ)
آيا آهنربا ميدان خودرا از دست ميده؟ (36 پاسخ)
نیرویی که جسم به زمین وارد میکند (1 پاسخ)
نخستین عکس واقعی از افق رویداد سیاهچاله منتشر شد (0 پاسخ)
آیا در سیاه چاله نیروی گرانش به بینهایت میل میکند؟ (11 پاسخ)
نوشتن معادلات قیدی و دیفرانسیلی (2 پاسخ)
فیزیک مطلق و اثبات کاملا دقیق اشتباه بودن فرمول معروف انرژی (68 پاسخ)
زمین تخت گرایان (126 پاسخ)
اثبات قضیه استوارت و نقطه لومواین (4 پاسخ)
فشار برحسب واحد مارتینی (1 پاسخ)
اثبات قانون دوم نیوتن (15 پاسخ)
حرکت دورانی حول محور ثابت (5 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (5 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (27 پاسخ)
دانلود رایگان کتاب فیزیک هالیدی جلد 1 به زبان فارسی (25 پاسخ)
انرژی چیست؟ (1 پاسخ)
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (4 پاسخ)
راهنمایی برای انتخاب کتاب ریاضی و فیزیک (8 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (112 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (37 پاسخ)
آشيل و لاكپشت (29 پاسخ)
نواحی در بسط لوران (22 پاسخ)
مقایسه فونون و فوتون (8 پاسخ)
مطابق فیزیک مطلق، انبساط جهان توسط نیروی دافعه بین اجرام (7 پاسخ)
اثبات حیرت اور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (12 پاسخ)
حل معمای بزرگ دویصد سالۀ تاج خورشیدی با فیزیک مطلق (1 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (24 پاسخ)
نمایی از کهکشان مارپیچی M101 (0 پاسخ)
مغناطیسه کردن یک سیال در حال عبور از یک لوله (0 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (0 پاسخ)
دانشجویان فوتونیک و مهندسی اپتیک و لیزر خود را معرفی کنید (26 پاسخ)
بیگ بنگ و سیاهچاله ها (3 پاسخ)
فرمول برای تعیین قدرت عدسی (3 پاسخ)
غبار و نور ستاره‌ای در سحابی M78 (0 پاسخ)
کاوشگر ژاپنی از یک سیارک نمونه‌برداری کرد! (0 پاسخ)
معما های سخت (333 پاسخ)
خورشید در آرامش (0 پاسخ)
پاک شدن ویروس اچ‌آی‌وی پس از پیوند سلول‌های بنیادی (0 پاسخ)
واضح‌ترین عکس از اولتیما تولی (0 پاسخ)
تصاویر نجومی (1989 پاسخ)
آیا این یک پارادوکسه؟! (1 پاسخ)
کیهان و کائنات؛ فیزیک یا ریاضی؟ (9 پاسخ)
فیزیکدانان و شکار ذرات شبح‌وار (0 پاسخ)
اثر میدان مغناطیسی زمین در مدار زمین آهنگ چگونه است؟ (0 پاسخ)
در جستجوی جرم گمشده کیهان (0 پاسخ)
شاید “ماده تاریک” اصلا وجود نداشته باشد! (0 پاسخ)
۱۴ سال نگاه به ساعت برای اثبات نظریه نسبیت اینشتین (1 پاسخ)
پایان ۱۵ سال کاوش در مریخ (0 پاسخ)
سوال در مورد پرتاب موشک ماهواره بر و چرخش فیلم (1 پاسخ)
میدان دید عریض از خورشید گرفتگی (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (93 پاسخ)
“سیاهچاله‌ها” در کیهان نخستین چگونه شکل گرفتند؟ (0 پاسخ)
اندیس بالانویس (8 پاسخ)
نمای یک کهکشان از لبه (0 پاسخ)
کهکشان راه شیری واقعأ یک دیسک مسطح نیست! (0 پاسخ)
یادگیری فیزیک را از کجا شروع کنم؟ (4 پاسخ)
مقالات فیزیک
ارتباط افزودنی خوراکی و ضعف سیستم ایمنی بدن در مقابل آنفولانزا
باکتری‌هایی که از دهان به مغز می‌رسند!
بازگشت قدرتمندانه کیا ریو
کشف دو گونه‌ی جدید انسانی در آسیا
میکروب‌هایی که در عمیق‌ترین نقطه‌ی اقیانوس زندگی می‌کنند
با موش‌های فضانورد آشنا شوید!
ساخت ربات‌هایی الهام گرفته شده از سلول‌ها
تحقیقات نشان می‌دهد محصولات تراریخته ضرری ندارند
اولین سیاره‌ی قابل سکونت چقدر به ما نزدیک است؟
دریافت بیش از حد ویتامین دی مضر است
کشف بلندترین درخت گرمسیری جهان
استفاده زیاد از موبایل، خطری ندارد
از خیال تا واقعیت! آیا ماشین زمان ساخته شده است؟
ثبت تصویر برآمدگی هسته‌ی کهکشانی دوردست
تکنولوژی چاپ سه‌بُعدی، قلبی با سلول‌های انسانی ساخت
اتمسفر زمین، خود سرنخی برای وجود حیات بیگانه است!
پیژامه‌ی هوشمند و تاثیر آن در بهبود الگوی خواب!
عامل قدرتمندترین پدیده‌ی الکترومغناطیسی جهان چیست؟
دلیل علمی وقوع سیل‌های بی‌سابقه در ایران
فیزیکدانان موفق به ایجاد اَبَربلورهای پایدار شدند
چه چیز باعث ایجاد ارتباط بین سلول‌ها می‌شود؟
سلاح‌های لیزری به میدان جنگ می‌آیند
ستاره‌شناسان، منظومه‌ای بسیار نادر را کشف کردند!
هوش‌مصنوعی مرگ زودرس را تشخیص می‌دهد!
دریای برینگ باید منجمد باشد، اما نیست! چرا؟
آزمایشی تکراری که اثبات می‌کند زمین تخت نیست!
آیا می‌توان در سیاره‌ی مریخ نفس کشید؟
این بال جدید هواپیما می‌تواند به هر شکلی در آید
راز سلامتی ارزان‌قیمت برای سالمندان
فیزیکدانان سبک‌ترین حالت اکسیژن را ساختند!
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
رویدادها و ماموریت‌های مهم فضایی در سال ۱۳۹۷ (0+)
تلسکوپی که سیارات فراخورشیدی زیادی را کشف خواهد کرد! (0+)
دارویی برای بهبود اخلاق و حافظه‌ی سالمندان (0+)
برجسته‌ترین رویدادها و اکتشافات باستان‌شناسی در ۱۳۹۷ (0+)
موسیقی، ابزاری برای هماهنگ کردن امواج مغزی (0+)
نقشه‌برداری از منابع بالقوه‌ی آب در مریخ (0+)
مهم‌ترین رویدادهای محیط‌زیستی در سال ۱۳۹۷ (0+)
ترکیبی گیاهی، علائم آلزایمر را کاهش می‌دهد (0+)
تشخیص دو کهکشان برخوردی در تصویر جدید هابل (0+)
ساخت دستگاهی آزمایشگاهی که نور را می‌بلعد! (0+)
ریوگو، اسرار حیات بر روی زمین را فاش می‌کند (0+)
کاکائو خستگی را کم می‌کند (0+)
ساکنان قطب‌شمال، گرمایش زمین را سریع‌تر احساس می‌کنند (0+)
چرا مسابقات اتومبیل‌رانی فرمول E مهم است؟ (0+)
برای اولین بار؛ مشاهده‌ی ادغام امواج ضربه‌ای (0+)
ادامه ...