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量子力学の雫

03.01.2018

スペインのバルセロナにある光科学研究所 (ICFO) の物理学者チームは、通常の水滴よりも 100 億分の XNUMX も小さく、奇妙な量子力学の法則に従う液滴を作成しました。液滴は、レーザービームの光格子トラップのノードで作成され、そのような微視的スケールでも、温度に関係なく形状と体積を保持する、液滴の基本的な特性をすべて示しました。しかし、この量子液体の液滴は、通常の条件下で存在する他の液滴よりもはるかに高密度でした。

量子液滴を作成するために、スペインの科学者はカリウム原子からなるガスを摂氏マイナス 273,15 度まで冷却しました。この温度で、原子はボース・アインシュタイン凝縮を形成しました。これは、すべての原子が量子レベルで互いに同期している物質の状態です。これにより、凝縮体全体が XNUMX つの大きな原子のように振る舞い、法則のみに従います。量子物理学の。

研究者が XNUMX つの独立した凝縮体を結合すると、量子液体の液滴が形成されました。科学者たちは以前にも同様のことを行うことができました。これらの液滴の物質は、分子間の電磁相互作用の力によって接続されていました。対照的に、スペインの科学者によって得られた液滴は、「量子ゆらぎ」という現象により形状を維持していました。

量子ゆらぎは、量子粒子が厳密に定義されたパラメーターを持たないハイゼンベルグの不確定性原理の結果です。エネルギーレベル、空間内の位置と向きなどのパラメータは、確率の観点からしか記述できません。そして、量子粒子の現在の位置、速度、およびそれらの移動方向のこれらの確率を取得すると、圧力の形で現れるそれらの相互作用の大きさを計算できます。しかし、最も興味深いのは、すべての量子粒子の力と圧力ベクトルを加えると、異常な事実が明らかになるということです。粒子は、互いに反発するよりも引き合います。そして、まさにこの引力によって、それらが結合して、形状を保持できる量子液体の液滴になります。

科学者が行った測定では、カリウム原子の量子液体の液滴は、通常の超流動液体、たとえば液体ヘリウムの液滴よりもはるかに液体であることが示されています。流動指数や液体に固有のその他の基本的なパラメーターに関して、量子液体はあらゆる超流動液体よりも XNUMX ～ XNUMX 桁優れており、物理学者が量子液体を使用して実験を行う機会が十分に開かれています。

ただし、量子液滴には、アプリケーションを制限するいくつかの制限があります。たとえば、XNUMX つの液滴内の原子の数が特定の値を超えると、液滴が崩壊し、量子液体が気体に変わり、他の気体物質と同様に、利用可能な空間をすべて満たす傾向があります。

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ギャンブル依存症の主な危険因子 07.05.2024

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600万人の住民が住むロサンゼルス地域に水が供給されているカリフォルニア（米国）の貯水池は、黒い中空のプラスチックボールの層で覆われていました。

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