2008-03-16

Cum stochează fizicienii vidul

vid comprimat Foto: Zgomotul cuantic al campului electric in doua situatii: vidul obisnuit (sus) si vidul comprimat (jos). De remarcat că faza câmpului electric este complet necunoscută în primul caz. Sursa: Wikipedia
Poate sună ca un articol din revista Academiei Caţavencu, însă nu este vorba de o glumă. Două grupuri de fizicieni au reuşit recent să stocheze un vid special într-o incintă cu gaz şi să îl recupereze înapoi după o fracţiune de secundă. Aceste rezultatele pot fi folosite practic, de exemplu în contrucţia unor sisteme laser cu un zgomot foarte mic.


Categorie: Tehnologie
Postată de: Cristian Presură

În mod normal, ne imaginăm starea de vid ca pe o regiune din spaţiu în care nu se afla nimic. În mecanica cuantică însă, lucrurile nu sunt aşa de simple. Aici starea de vid este definită ca starea de energie minimă, în care nu se afla nici un foton, particula ce cuantifică lumina. Cu toate acestea, se poate arăta matematic că, în ciuda acestui fapt câmpul electric nu este nul, ci prezintă oscilaţii cuantice.

Consecinţa imediată este că starea de vid cuantic nu e deloc ... goală. Chiar dacă nu se afla nici un foton în cuptorul nostru cu microunde să spunem, câmpul electric are şansa să fie nenul.

Mai nou însă, oamenii de ştiinţă sunt preocupaţi chiar de îmbunătăţirea stării de vid cuantic! Aceasta pentru că în starea de vid câmpul electric poate avea fluctuaţii destul de mari, ce pot introduce efecte nedorite in tot felul de experimente. Un exemplu este detecţia interferometrică a undelor gravitaţionale, ce este stânjenită de prezenţa acestor fluctuaţii. Un alt exemplu este cavitatea rezonantă a laserelor unde, în termeni simpli, ne putem imagina că aceste fluctuaţii se adaugă la câmpul electric prezent in cavitate, creând de fapt laseri cu un "zgomot" mai mare. De aceea, fizicienii sunt interesaţi să obţină alte stări cuantice ale vidului care au fluctuaţii mai mici ale câmpului electric, şi deci sunt mai puţin "zgomotoase".

Deja în urmă cu zece ani fizicienii au reuşit să creeze astfel de stări cuantice de vid în care fluctuaţiile vidului au fost reduse. Acestea poartă numele de stări de vid comprimat, sau vid optimizat ("squeezed vacuum" în limba engleză). Pe de altă parte, această nouă stare de vid comprimat are un dezavantaj: numărul mediu de fotoni ce poate fi găsit în ea este nenul, ceea ce înseamnă că putem găsi în acest vid fie doi, fie trei sau mai mulţi fotoni... Cu alte cuvinte, vidul comprimat nu este chiar vid, dar este mai puţin zgomotos decât vidul...

Recent, revista Physical Review Letters a publicat rezultatele a două grupuri de cercetători care nu numai că au creat acestă stare de vid comprimat, dar chiar au reuşit să o stocheze într-un gaz şi să o recupereze aproape întreagă după o milisecundă.

Pentru a crea un puls de vid comprimat (care să nu uităm, este format din câţiva fotoni), fizicienii Lvovsky şi Kozuma (din Canada şi Japonia) au folosit un cristal special care, odată iluminat, generează pulsuri de lumină de distribuţia dorită. Aceste pulsuri au fost apoi aplicate, împreună cu pulsurile unui laser de control, unui gaz de rubiniu răcit la o temperatură foarte mică. Pulsurile de vid comprimat s-au imprimat în gazul răcit odată ce laserul de control a fost oprit.

Pentru citirea informaţiei, cercetătorii au folosit acelaşi laser de control, cu care au probat gazul de rubiniu după o milisecundă. Zgomotul vidului comprimat, stocat în colecţia de atomi de gaz, a fost transferat atunci la loc luminii generate de laserul de control. În acest fel, cercetătorii au putut măsură caracteristicile vidului comprimat ce a fost imprimat în gaz, si au putut sa arate că starea recuperată arată aproape la fel ca starea de vid comprimat stocată mai devreme.

Comentarii

  • March 19, 2008, 7:32 am - cristi

    Buna harap alb...

    Am tinut cont de observatia ta, si am modificat paragraful corespunzator, multumesc de observatie. M-am documentat acum dintr-un articol pe care il gasesti aici:

    http://www.iop.org/EJ/abstract/0143-0807/9/4/003

  • March 18, 2008, 11:58 am - harap alb

    "Starea de vid normal" este una optimala, indeplineste relatia de incertitudine a lui Heisenberg cu semnul de egalitate.
    "Starea vid optimizat" (squeezed vaccum) este si ea o stare optimala, indeplinind relatia de incertitudine cu semnul de egalitate.

    Diferenta intre cele doua stari consta in modul in care este distributa incertidinea in masurarea parametrilor fizici:

    (i) in vidul normal incertitudinea este distribuita egal
    (ii) in vidul optimizat unul din parametri are incertitudinea mai mica in detrimentul celulalt (astfel incat produsul incertitudinilor lor sa ramana constant).

    exemple: http://en.wikipedia.org/wiki/Squeezed_coherent_state

Adaugă un comentariu

Adaugă un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Codul din imagine:
Numele dvs.(*):
COMENTARIU. Sugestie: SALVATI inainte de a trimite! Eventual puteti selecta cu Ctrl-A si apoi copia cu Ctrl-C. Sistemul mai da erori, in special daca textul este lung!(*):
 

Aceasta pagina a fost vizitata de 24279 ori