به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از نیچر، پژوهشگران دانشگاه تونته هلند با همکاری دیگر مراکز تحقیقاتی موفق به انجام آزمایشی شدند که برای نخستین بار، امکان مشاهده لحظهای ورود فوتونها به درون مانعی کوانتومی را فراهم کرده است؛ پدیدهای که در فیزیک کلاسیک غیرممکن تلقی میشود، پدیده «تونلزنی کوانتومی» زمانی رخ میدهد که ذرهای همچون فوتون، از مانعی عبور میکند که طبق قوانین فیزیک کلاسیک، انرژی کافی برای گذر از آن را ندارد. این گذر غیرممکن در واقع پایهای از رفتارهای شگفتانگیز ذرات زیراتمی است که در فرایندهایی همچون فتوسنتز، واپاشی رادیواکتیو و فناوریهای تصویرسازی پیشرفته کاربرد دارد.
در این آزمایش، پژوهشگران ساختاری موجبر (waveguide) طراحی کردند که فوتونها تنها میتوانند در یک مسیر محدود حرکت کنند. با تاباندن لیزر به یکسوی موجبر، فوتونها تا رسیدن به یک پله انرژی حرکت کردند. این مانع نوری، معادل یک سد انرژی در فضای کوانتومی بود، در ادامه، فوتونها به شکلی همزمان به درون مانع و یک موجبر دوم که به موازات اولی درون مانع طراحی شده بود، تونل زدند، با ثبت موقعیت فوتونها توسط دوربینهای ویژه و مقایسه میزان نفوذ آنها در موجبر دوم، محققان موفق به اندازهگیری زمان تقریبی تونلزنی شدند.
یان کلارس، نویسنده همکار این مطالعه، توضیح داد: «فوتونهایی که انرژی جنبشی منفیتری داشتند، سریعتر تونل زدند؛ رفتاری که بهطورکامل با پیشبینیهای مکانیک کوانتومی همخوانی دارد، اما اثبات تجربی آن تاکنون ممکن نشده بود.»
از نگاه بسیاری از فیزیکدانان، این یافتهها تفسیر مکانیک بوهمی را به چالش میکشد؛ تبیینی که معتقد است ذرات توسط موجهایی هدایت میشوند.
آفرایم استینبرگ از دانشگاه تورنتو، این مطالعه را یک «شاهکار آزمایشگاهی» توصیف کرده و افزود: «برای نخستین بار ما میتوانیم تصویرِ زمانبندیشدهای از نفوذ فوتونها در مانع ببینیم.»
این آزمایش نشان میدهد که چگونه ترکیبی از طراحی نوین، ابزارهای دقیق و رویکردهای نظری، میتواند پرده از اسرار پنهان جهان کوانتومی بردارد، حالا دانشمندان یک گام به درک دقیقتر از زمان، سرعت و ماهیت واقعی تونلزنی در سطح ذرات بنیادین نزدیکتر شدهاند.
نظر شما