Niipea, kui superpositsioonis kvantsüsteemi vaadelda, langeb see ühte võimalikku süsteemi omaolekusse – see on üks kvantmehaanika fundamentaalsemaid postulaate, mis ei allu mehaanilisele intuitsioonile. Kvantmehaanika õpikutes kirjeldatakse süsteemi kollapsit kohese ning pöördumatuna. Füüsikud on üritanud mõista, miks ja kuidas võib pelk kvantobjekti vaatlemine selle olekut muuta ning mitte anda objektiivset mõõtmistulemust. Küsimusele heidab valgust uus, nn. […]
Nanokamm pärsib Casimiri efekti
Indiana Ülikooli-Indianapolise Purdue Ülikooli (IUPUI) töörühma teadlased mõõtsid eksperimentaalselt senisest nõrgima Casimiri efekti. Lihtsamail kujul võib Casimiri efekti mõista kvant-elektrodünaamika otsese makroskoopilise rakendusega: vaakumis, kus on kaks laenguta dielektrikku või metallilist keha, eksisteerib, nagu ka ruumis, milles kehasid ei ole, kvantiseeritud väli ning sellega seonduv nullenergia. Kui kaht keha teineteisele lähendada, mõjutab see välja ning […]
Loodi maailma kiireim vurr
St. Andrewsi Astronoomia ja Füüsika Kooli teadlased dr. Yoshihiki Arita, dr. Michael Mazilu ning professor Kishan Dholakia sooritasid eksperimendi, milles keerutati laserkiirtel hõljuvat kera kiirusega 600 miljonit pööret minutis. Katse sooritati vaakumkambris ning kera mehaaniliseks töötlemiseks kasutati vaid lasereid. Töö avaldati rahvusvahelises teadusajakirjas Nature Communications. Paremate pesumasinate trummel pöörleb tsentrifuugitsükli ajal paartuhat pööret minutis. Hambaarsti […]
Esmakordne Van der Waalsi jõu otsemõõtmine
Prantsuse Riikliku Teaduskeskuse teadlastel õnnestus esimestena kahe aatomi vahelise Van der Waalsi jõu otsemõõtmine. Teadusajakirjas Physical Review Letters avaldatud artiklis kirjeldab töörühm, et aatompaari hoiti kinni kahe laseriga, kolmanda laseriga mõõdeti osakeste vahel mõjuvat Van der Waalsi jõudu. Aatomite, molekulide ning ainepindade vahel mõjuvate, kas tõukuvate või tõmbuvate dipooljõudude summat nimetatakse koondavalt Van der Waalsi […]
Avastati tehislikud magnetmonopoolid
Kölni, Müncheni ja Dresdeni teadlastel õnnestus valmistada tehislikud magnetmonopoolid. Selleks liideti väikseid magnetpööriseid ehk skürmione. Liitumispunktis jälgiti tehislikku magnetmonopooli, mis sarnaneb paljuski 1931. aastal Paul Diraci ennustatud osakesele. Mitmed maailma teadlased otsivad võimalusi skürmione kasutamiseks arvutikomponentide valmistamisel. Kui poolustega magnet pooleks lõigata, moodustub uus, kahe poolusega magnet. Monopooli, ehk siis põhja- või lõunapooluseta magneti otsimine […]
Teadlased valmistasid miniatuurse tõmburkiire
Kaasaja varasemas teadusloos on viidatud, et valguse negatiivse rõhu põhimõttel on võimalik valmistada ulmefilmidest tuntuks saanud tõmburkiirt. Tšehhi Teadusinstrumentide Instituudi (Czech Republics Institute of Scientific Instruments) ja Šoti St. Andrewsi Ülikool teadlased näitasid, et tegemist ei ole pelgalt teooriaga: teadusasutuste koostöös loodi optiline väli, mis pööras positiivse valguse rõhu negatiivseks ning tõmbas esemeid valgusallika poole. […]
Kvantspinnvedelik avaldas uut tüüpi magnetismi
Enamus teaduse arengust toimub suuremate suunamuutusteta. Teadmiste alustalasid kõigutavaid avastusi ei tule ette kuigi sageli, ent vahel siiski. Massachusettsi Tehnikaülikooli (Massachusetts Institute of Technology, MIT) töörühm seisab suure avastuse lävepakul: Ülikooli töörühm demonstreeris uut tüüpi magnetismi. Nad näitasid, et sünteetiliselt kasvatatud herbertsmitiidi (herbertsmithite, ZnCu3OH6Cl2) kristall (pildil) käitub kvantspinnvedelikuna (quantum spin liquid). Kvantspinnvedelik on materjal, mille […]
Füüsik esitas idee kvantvahu tuvastamiseks
Jeruusalemma Ülikooli tunnustatud füüsik Jacob D. Bekenstein (Hebrew University of Jerusalem), esitas Cornelli Ülikooli arXiv-serverisse laetud artiklis idee lihtsast eksperimendist, millega saaks tõestada siiani teooria lävepaku taga seisva kvantvahu olemasolu. Keerukate osakestekiirendite asemel pakub artikkel katsevahenditeks footondetektorit, klaasplokki ja laserit. Kvantvaht on hüpotees Universumi mikroehitusest, mis kirjeldab muuhulgas väga väikeste aegruumi piirkondade kvantfluktuatsioone. Termini esitas […]
Valmistati memristoril põhinev juhuarvude generaator
Taiwani insenerid leiutasid väikese madala võimsustarbega memristoridel põhineva vooluahela, mis võib parandada Interneti ning nutitelefonide NFC (Near Field Communication) protokolli andmevahetuse turvalisust. Digitaalse andmeside turvalisus sõltub enamikel juhtudel juhusliku numbri generaatorist, mis on aga tänapäeval enamasti pseudojuhuslik. Memristori vooluahel suudab väljastata täiesti juhuslikke numbreid, tarbides selleks samas vähem voolu kui teised teadaolevad tehnoloogiad. Memristorid ja […]
Üksiku footoni genereerimise tehnoloogia
Ameerika NIST Instituudi (National Institute of Standards and Technology), California San Diego Ülikooli ja Milano Polütehnikumi teadlased valmistasid esimese ränipõhise üksiku määratud (heralded) footoni genereerimise seadme. Saavutus ühildab kaks hiljuti arendatud ränitehnoloogiat, põimunud footonite interferomeetri ja üksiku footoni detektori. Nimetatud seadmed on olulised tulevikus võimaliku kvantoptilise arvutussüsteemi või kvantkrüptograafia seisukohalt. Kõrgtehnoloogilise elektroonika ja optika uusimate […]
Hämmastav pilt väikseimast võimalikust viierõngalisest struktuurist
Teadlased valmistasid ning pildistasid väikseima võimaliku viierõngalise struktuuri, mis on inimese juuksekarvast umbes 100 000 korda õhem – selle kuju on ilmselt üpriski kergesti äratuntav. Molekuli pildistamiseks kasutasid teadlased kavalat kombinatsiooni sünteetilisest keemiast ja kõrgtehnoloogilisest fototehnoloogiast. Antud ühend põhineb üksikul grafiidi kihil ehk grafeenil ning on üks mitmest sellisest ühendist, mida saaks rakendada paljudes huvitavates […]
Kas klassikaline elektrodünaamika seadus on erirelatiivsusega kooskõlas?
19. sajandil välja töötatud klassikalise elektromagnetismi seadusi kasutavad teadlased tänapäevani. Nende hulka kuuluvad Maxwelli neli seadust koos Lorentzi seadusega, mis kirjeldab laetud osakesele elektri- ja magnetväljas mõjuvaid jõude. Arizona Ülikooli optikateaduste professor Masud Mansuripur väidab aga, et Lorentzi jõu seadus ei ole erirelatiivsuse ja impulsi jäävusega kooskõlas ning peaks seetõttu hüljatama. Teadusajakirjas Physical Review Letters […]
Valmistati nähtamatu fotodetektor
Stanfordi ja Pennsylvania Ülikooli teadlaste uurimuses selgus, et vastupidiselt intuitsioonile võib mingi pinna katmine peegeldava metalliga selle nähtavust vähendada. Teadlased valmistasid uue tehnoloogia abil nähtamatu valgusdetektori. Pengyu Fan kaasautorlusel valminud uut seadet kirjeldav artikkel avaldati teadusajakirja Nature Photonics maikuises numbris. Fan on Stanfordi Ülikooli materjaliteaduse doktoriõppe tudeng, kes töötab artikli vastutava autori professor Mark Brongersma […]
Samm edasi hübriidsete kvantseadmeteni
Euroopa Liidu poolt toetatavad teadlased tegid hiljuti edusamme hübriidsete kvantsüsteemide (hybrid quantum system , HQS) väljaarendamisel, kombineerides selleks erinevaid kvanttehnoloogiaid. Kvantfüüsikal on mitmetes meetodites ja tehnoloogiates kasutamisel tohutu potentsiaal. Selleks, et kvantfüüsika aga teaduslikest uurimustest kaugemale jõuaks, tuleb erinevad süsteemid üksteisega ühendada, säilitades samal ajal nende kvantloomust. Hetkel selline tehnoloogiline põhi puudub, kirjutab Physorg.com. Selle probleemi […]
Topoloogilised isolaatorid pakuvad toatemperatuursele spintroonikale uusi arenguteid
Alles mõne aasta eest Lawrence Berkeley Rahvusvahelises Laboratooriumis avastatud tugevad 3D topoloogilised isolaatorid on nüüd üle maailma kujundamas tahkisefüüsika laborite uurimissuundi. Näiliselt lihtsatel pooljuhtidel on avastatud paljutõotavad omadused. Näiteks võib ette kujutada head elektrijuhtivusega ainet, mille ristläbilõike keskmes asub isolaatortsoon, umbes nagu vasega kaetud tennisepall. Topoloogilise isolaatori pind ei ole nagu harilikul metallil. Selle pinnaelektronide […]
Teadlased leidsid uue viisi superluminaalsete impulsside genereerimiseks
Ameerika Ühendriikide Standardite ja Tehnoloogia Riikliku Instituudi (National Institute of Standards and Technology ehk NIST) teadlased töötasid välja uue viisi ,,superluminaalsete” valgusimpulsside genereerimiseks – mingis mõttes liiguvad need impulsid valguse kiirusest kiiremini. Antud meetod, mida nimetatakse nelja laine kombineerimiseks (four-wave mixing), moonutab valgusimpulside kindlaid osi ning liigutab neid edasi sinna, kus need oleks olnud, kui […]
Kvantfüüsika jäljendab kõhedaid minevikusündmusi
Professor Anton Zeilingeri juhitud füüsikute meeskond Viini Ülikoolist ja Viini Kvantteaduse ja -tehnoloogia keskusest näitasid esmakordselt eksperimendi käigus, et otsus, kas kaks osakest olid põimunud või eraldatavas kvantseisundis, võib olla tehtud isegi peale seda, kui neid osakesi on mõõdetud ning need ei pruugi enam eksisteeridagi. Teadustöö tulemused avaldatati ajakirjas Nature Physics. Austria füüsiku Erwin Schrödingeri […]
Valmistati terahertskiirguse ribafilter ning polarisaator
Ameerika teadlased avastasid, et isolaatori ja grafeeni mitmikkihtmaterjal suudab efektiivselt varejstada tera- ning mikrolainekiirgust, lubades seejuures nähtaval valgusel komposiiti läbistada. Komposiiti on võimalik modifitseerida nii, et see neelab vaid kindla osa pealelangeva kiirguse spektrist, moodustades elektromagnetlainete ribapääsfiltri. Täheldatud efekti saaks kasutada näiteks häiretundlike elektroonikaseadmete varjestamiseks elektromagnetilise müra eest. Teadlaste sõnul on lisaks varjestamisele ning filtreerimisele […]
Uut tüüpi kvant-ühendus
RIKENi Arenenud Teaduse instituudi uurijad kavandasid koos kolleegidega uut tüüpi kvantbiti, mida nimetatakse „faasi-lõhe kvantbitiks“. See uudne kvantbitt võimaldas läbi viia maailma esimese „koherentse kvant-faasi lõhe“ (coherent quantum phase slip ) demonstratsiooni. Teedrajav tulemus valgustab tabamatut fenomeni, mille olemasolu – saja-aastase ülijuhtivuse teooria loomulikku tulemust – on kaua spekuleeritud, kuid pole seni kunagi vaadeldud. Ülijuhtivus […]
Esimene, kiire ja kiirem
PML’i Kvantmõõtmise osakonna teadlased said esmakordselt valguse kiirust ületavad valgusimpulsid mittelineaar-optilise efekti – nelja laine segunemise (four-wave mixing) abil. Uurijad tekitasid kaks valgusimpulssi, mille tipud levivad kiiremini kui valgus vaakumis. Laserijahutuse ja -lõksustamise töörühma uurija Paul Lett koos kolleegidega tutvustab teadusajakirja Physical Review Letters vastilmuvas numbris uut „kiire valguse“ genereerimise meetodit. Selle abil said nad […]
Kvanttunneleerimise kontrollimine valguse abil
Cambridge’i Ülikooli Cavendishi Laboratooriumi teadlased kasutasid valgust, et aidata lükata elektrone läbi muidu läbimatu tõkke. Kuigi kvanttunneleerumine on osakeste laineliste omaduste südames, on see esimene kord, kui seda efekti valguse abil kontrollitud on. Osakesed ei saa tavaliselt läbi tõkete minna, kuid kui need on piisavalt väiksed, siis on see kvantmehaanikast tulenevalt võimalik. See nähtus leiab […]
Edusammud tunnelväljatransitoride tehnoloogias
Notre Dame- ja Pennsylvania Osariigi Ülikool tegid koostöös edusamme tunnelväljatransistoride TFET (Tunneling Field Effect Transistor) tehnoloogias. Tegemist on pooljuhtseadmetega, mis rakendavad kvantmaailmas tuntud elektronide tunneleerumise fenomeni. Transistorid on elektroonikaseadmete aluskivid. Viimase neljakümne aasta jooksul toimunud arvutusvõimsuse kasv tugineb suuresti pooljuhtlülituste üha kahanevatele mõõtmetele, mis võimaldab protsessoritel ajaühikus sooritada aina rohkem protsesse. Praeguse tehnoloogia juures ähvardab […]
Ülikülmad katsed elavdavad kvantuurimuste maailma
Chicago Ülikooli teadlased demonstreerisid esmakordselt eksperimentaalselt, et absoluutse nulli lähedale jahutatud aatomid käituvad kui näiliselt üksteisega mitte seotud olevad väga erineva suurusega looduslikud süsteemid. Antud uurimus võib anda vastuseid nii aatomite maailma kui ka kosmoloogia küsimustele. See ülikülm olek, mida nimetatakse kvantkriitilisuseks (ingl. k. quantum criticality), heidab valgust väga erinevate nähtuste sarnasustele, seehulgas näiteks musta […]
Hollandi teadlased avastasid Braggi difraktsiooni uue vormi
Artikli tõlge on toimetamisel. Allikas: PhysOrg
Kvantmikrofon tabab erakordselt vaiksed helid
Chalmersi Tehnoloogiaülikooli teadlased demonstreerisid uut tüüpi helidetektorit, mis mõõdab ka kvantmehaanilisi helitasemeid. Antud töö tulemuseks võiksid olla uut tüüpi kvanthübriid-vooluringid, mis kombineerivad nii elektrilisi kui ka akustilisi elemente. ,,Kvantmikrofon” põhineb üksikelektron-transistoril – transistoril, milles voolutugevus viib transistorist korraga läbi üheainsa elektroni. Antud uurimisgrupi poolt uuritavad helilained levivad üle kristallilise mikrokiibi pinna ning sarnanevad pärast kivi […]
Ajakristallid võivad käituda peaaegu igiliikuritena
Teadaolevalt omab iga liikuv objekt kineetilist energiat. Kuid tekib küsimus – kui palju energiat vajab objekt liikumiseks? Uues uurimustöös näitavad kaks füüsikut, et madalaima energiaseisundiga, teisisõnu põhiolekus süsteem võib teoreetiliselt näidata perioodilist liikumist. Sellist perioodiliselt liikuvat süsteemi võib pidada kristalli ajaliseks vasteks, kuna kristalli defineeritakse selle ruumilise perioodilisuse kaudu. Mis veelgi huvitavam – „ajakristallid“ näitavad […]
Eksperiment näitas, et aatomituum võib läbipaistvaks muutuda
DESY teadlaste rühm tegi Dr Ralf Röhlsbergeri juhendamisel uurimustöö, kasutades kõrge heledusega sünktrotron valgusallikat (high-brilliance synchrotron light source) PETRA III-e. Uurijatel õnnestus muuta aatomituumi röntgenkiirte abil läbipaistvateks. Samal ajal avastasid nad uue viisi, kuidas realiseerida optiliselt kontrollitavat valguslülitit, mida on võimalik kasutada valguse manipuleerimiseks valguse abil. See oleks tähtis koostisosa tulevaste tõhusate kvantarvutite tarbeks. Uurimustöö […]
Kvantfüüsikud selgitavad põimituse ja mittelokaalsuse vahelist suhet
Asher Peres, üks kvantinformatsiooniteaduse rajajatest, lõi 1999. aastal hüpoteesi, et positiivse osalise ümberpaigutusega (positive partial transpose) kvantseisundid ei saa kunagi viia mittelokaalsuseni. Uus Bristoli Ülikoolis läbi viidud uurimustöö võib selle pikaaegse hüpoteesi ümber lükata. Mis puutub ruumi ja aega, trotsib kaasaegne füüsika meie intuitsiooni. Einsteini relatiivsusteooria kohaselt on aeg ja ruum on omavahel tihedalt seotud […]
Peaaegu täiuslik: samm lähemal superläätse valmistamiseni
Superläätse abil võiks näha viirust veretilgas ning valmistada palju uusi, paremaid ja odavamaid elektroonikaseadmeid. Durdu Guney sõnul võiksid selle abil muutuda kõrgresolutsioonilised mikroskoobid sama tavapärasteks kui kaamerad meie mobiiltelefonides. Praeguseks pole keegi veel superläätse ehk nn. täiuslikku läätse valmistanud. Optilisi läätsesid piirab valguse omadus, nn. difraktsioonipiir, mistõttu ei saa ka parimatega neist näha vähem kui […]
Vaadates kvantmehaanikat palja silmaga
Cambridge’i teadlaste meeskonna ehitatud pooljuhtkiip viib elektronid kvantseisundisse, kiirates valgust, mis on piisavalt tugev palja silmaga nägemiseks. Kuna nende kvantseisundis ülivoolavat vedelikku on võimalik hõlpsasti ergastada valgustades seadet laserkiirtega, võib teadlaste edasiarendus praktiliselt viia ülitundlike detektorite väljatöötamiseni. Kvantmehaanika kui füüsikaline “mehhanism” näitab tavaliselt oma mõju vaid imeväikestele osakestele ülimadalatel temperatuuridel. Uurijate meeskond segas aga elektrone valgusega, sünteesimaks ülisuuri, […]
Kvantkasse on raske näha
Kas paralleeluniversumid on olemas? Kuidas me seda teada saame? Need on ühed paljudest küsimustest, mida kvantfüüsika kohta küsitakse. Kanada Calgary ja Waterloo Ülikoolide ning Šveitsi Genfi Ülikooli teadlased avaldasid hiljuti teadusajakirjas Physical Review Letters artikli, milles selgitasid põhjusi, miks me tavaliselt kvantmehaanika efekte ei näe. ,,Kvantfüüsika töötab väikestes skaalades erakordselt hästi, kuid suurte skaalade puhul on […]