Naponta több száz hang hallatszik bennünket. Gondolt már valaha a hang felépítésére? Az iskolai fizika kezdetén tudunk hanghullámokról, de az univerzumban minden elemi részecskékből áll. És a hanghullám sem kivétel. Annak érdekében, hogy alaposan megvizsgáljuk, mi okozza a hangot, a Stanfordi Egyetem fizikusai nagyon érzékeny mikrofont készítettek. Bizonyos mértékben "kvantummikrofonnak" nevezhetjük, mert képes felvenni a fononoknak nevezett elemi hangrészecskék rezgéseit.
Mi a fonon?
1907-ben Albert Einstein javasolta a fononok lehetőségét. Ez egy részecske, amely a vibrációs energia felhalmozódása. A fononokat gerjesztett atomok bocsátják ki, és különféle frekvenciájú hangokként jelennek meg. Minden fonon tartalmaz bizonyos mennyiségű vibrációs energiát. Az energiaegységet Fock-nak nevezzük. Ha az 1 fock hanghullámban van regisztrálva, akkor 1 fonont tartalmaz. Ha 2 Fock - 2 fonon és így tovább. A "kvantummikrofon" alapja a Fock mérési elv.
Mi az a "kvantummikrofon" és hogyan működik?
A kvantummikrofon egy rezonátor, amelyet ultra alacsony hőmérsékletre hűtünk. Ám szabad szemmel nem láthatja, mivel olyan kicsi, hogy csak nagy nagyítású elektronmikroszkóp alatt látható. A rezonátort egy áramkörhöz csatlakoztatják, amelyen belül kötött elektronok párja kering. Ezen elektronpárok mozgása során az eltérés a fononokra gyakorolt hatásuk eredményeként alakul ki. Ezt a hatást a rezonátor rögzíti, regisztrálja és továbbítja a rendszerhez elemzés céljából.
Promóciós videó:
Miért van szüksége "kvantummikrofonra"
Mindenekelőtt a készülékre szükség van a hanghullámok természetének pontosabb megismeréséhez, valamint a fononképződés folyamatának megértéséhez. Sőt, ha az üzemmódot megváltoztatják, a "kvantummikrofon" képes önmagában egyetlen fonont generálni. Vagyis szó szerint elemi részecskék (ebben az esetben csak hangrészecskék) generátoraként használható, és ellentétben a nagy hadron-ütközővel, ez nem igényel nagy részecskék ütközését. Minden úgy történik, hogy az atomszinten kisebb rezgések jönnek létre.
Ez lehetővé teszi mikroszkopikus eszközök létrehozását, amelyek képesek tárolni és reprodukálni a hang elemi részecskéinek (fononok) paramétereiben kódolt kvantuminformációkat. Ezen túlmenően az ilyen rendszerek képesek a mechanikai jelek optikai jelekké konvertálására és fordítva, amelyek felhasználhatók kvantumszámítógépek és a csúcstechnológiás eszközök egyéb elemeinek a jövőben történő létrehozására.