Нобелевская премия по физике — 2012

    Эту статью могут комментировать только участники сообщества.
    Вы можете вступить в сообщество одним кликом по кнопке справа.
    Эрик Алексеев перепечатал из elementy.ru
    9 оценок, 3302 просмотра Обсудить (17)

    17.10.12; Игорь Иванов

    9 октября 2012 года Нобелевский комитет объявил о присуждении Нобелевской премии по физике Сержу Арошу и Дэвиду Вайнленду за «прорывные экспериментальные методы, которые сделали возможными измерение отдельных квантовых систем и управление ими».

    Иногда бывает так, что Нобелевскую премию присуждают за одно-единственное, одномоментно сделанное открытие, которое было удачной догадкой или гениальным прозрением. Однако далеко не всегда революция в физике происходит так «легко»; чаще оказывается, что трудности встают на пути к цели одна за другой, и каждый раз приходится совершать новый прорыв. Именно такое описание в полной мере относится к работам лауреатов Нобелевской премии по физике за 2012 год — француза Сержа Ароша (Serge Haroche) и американца Дэвида Вайнленда (David Wineland). Они сыграли ключевую роль в грандиозном достижении экспериментальной физики последних десятилетий — контроле над квантовым состоянием отдельных элементарных частиц. Однако сделано это было не сразу, а в несколько ключевых этапов, растянувшихся на треть века и завершившихся громкими результатами (включая и практические приложения) обоих лауреатов буквально в последние годы.

    Прежде чем приступать к подробному рассказу, любопытно подчеркнуть несколько интересных моментов, объединяющих исследования Ароша и Вайнленда. Арош работает с квантовыми состояниями одиночных фотонов, пойманных в резонатор и надолго «отцепленных» от внешнего мира. Вайнленд работает с квантовыми состояниями одиночных ионов, пойманных в ловушку и тоже изолированных от хаотического внешнего воздействия. Но при этом Арош использует атомы, чтобы наблюдать за состоянием фотона, а Вайнленд использует фотоны, чтобы манипулировать состояниями ионов. Оба метода позволяют осуществить экспериментально то, что еще полвека назад могло считаться лишь «мысленным экспериментом», а также изучить то, как соотносятся друг с другом квантовый и классический мир. И, наконец, Арош и Вайнленд — давние и хорошие друзья.

    Чудеса с фотонами: работы Сержа Ароша

    Сверхдобротные резонаторы

    Исследования Сержа Ароша относятся к квантовой оптике — разделу физики, изучающему квантовые свойства отдельных фотонов, «элементарных кусочков» света. Обычно фотоны используются лишь как одноразовые «посыльные» — они излучаются в источнике, летят к фотодетектору и там поглощаются. Если с ними что-то произошло в пути, то мы об этом узнаем лишь после их «смерти». Жизнь такого фотона быстротечна, его нельзя долго держать и изучать. А Серж Арош задался именно этой целью — научиться удерживать единичный фотон достаточно долго внутри экспериментальной установки и в течение этого времени его аккуратно исследовать.

    Удержать фотон в принципе можно, заставив его метаться туда-сюда между двумя вогнутыми зеркалами сверхвысокого качества (вогнутость зеркал не позволяет фотону уйти в сторону). Правда, фраза «метаться туда-сюда» не совсем точно отражает ситуацию. Когда длина световой волны сравнима с расстоянием между зеркалами, фотон уже не перемещается между зеркалами, а, как бы дрожа, замирает между ними — получается стоячая световая волна, опирающаяся на зеркала. Такая система зеркал называется резонатором (в англоязычной литературе используется термин cavity «полость»).

    Качество удержания фотона характеризуется добротностью резонатора, Q. Это число показывает, грубо говоря, сколько раз фотон отразится от зеркал, прежде чем как-то пролезет наружу (или, более аккуратно, во сколько раз время удержания фотона больше периода колебания световой волны). Ясно, что добротность критически зависит от отражательной способности зеркал: чем ближе коэффициент отражения к единице, тем выше добротность. В микроволновом диапазоне (длины волн порядка миллиметров или сантиметров) благодаря применению сверхпроводников удается добиться исключительно хорошего отражения. Уже в 70-80-х годах в распоряжении физиков были резонаторы с добротностью в миллионы, а сейчас она уже достигает десятков миллиардов (рис. 2). В таком резонаторе микроволновой фотон будет «жить» десятые доли секунды — огромный промежуток времени для современной экспериментальной физики. За это время можно, не торопясь, и породить фотон, и воздействовать на него, и «просканировать» его состояние (как это сделать, будет рассказано ниже). Главное, фотоны перешли в категорию «частиц», долго живущих внутри экспериментальной установки, «частиц», над которыми уже можно проводить разнообразные опыты.

    Квантовая электродинамика в резонаторе

    И вот тут в этой истории появляется «вираж», очень характерный для современной физики. Создание высокодобротных резонаторов — такое, казалось бы, совершенно техническое достижение — открыло перед физиками новый раздел фундаментальной физики — квантовую электродинамику резонатора (по-английски cavity quantum electrodynamics, CQED). Это позволило поставить такие опыты с фотонами, которые буквально «прощупывали» самые основы квантовой физики и позволяли по-новому изучать загадочный переход между квантовым и классическим поведением частиц (см. обзорную статью: Г. Вальтер. Одноатомный мазер и другие эксперименты квантовой электродинамики резонатора // УФН 166, 777 (1996)).

    Один из ярких примеров таких экспериментов, выполненный в группе Сержа Ароша, — экспериментальная демонстрация того, что время жизни единичного возбужденного атома можно сильно изменить, поместив его в такой резонатор.

    Постановка опыта проста, а результат, на неискушенный взгляд, просто удивительный. Между двумя зеркалами пустого резонатора (то есть без фотонов внутри) пролетает атом, находящийся в возбужденном состоянии. Вообще, возбужденные атомы нестабильны, и через небольшое время электрон в нём прыгает на более низкий уровень, излучая при этом фотон. Казалось бы, это спонтанное излучение — сугубо внутриатомный процесс, и время жизни возбужденного состояния — собственная характеристика атома. Однако оказывается, что пролетая сквозь пустой резонатор, атом может ускорить или, наоборот, замедлить процесс «высвечивания» фотона!

    Я предлагаю еще раз вдуматься в эту ситуацию. Возбужденный атом находится в пустоте, его никто не «трогает» (стенки резонатора удалены от атома на сантиметр!), мы на него не воздействуем никакими внешними электромагнитными полями. Мы всего лишь ограничиваем вакуум вокруг него — и этого уже достаточно, чтобы помешать или, наоборот, поспособствовать излучению фотона.

    С точки зрения житейской интуиции — ситуация совершенно необыкновенная. Мы привыкли, что результат может вызвать только прямое воздействие на объект: либо через непосредственное соприкосновение с ним, либо через силовые поля. А тут получается так, словно мы запрещаем или «поощряем» распад, вообще не воздействуя на атом!

    Разгадка этого кажущегося парадокса состоит в том, что квантовые объекты нелокальны, неточечны. Конкретно, когда атом излучает фотон, то этот фотон вовсе не вылетает прямо из атома (рис. 3). Оптический фотон вообще невозможно локализовать с атомной точностью. Именно поэтому атомы и молекулы не видны в оптический микроскоп, а также именно поэтому бессмысленно спрашивать, например, из какой части сложной молекулы (скажем, молекулы красителя) вылетает фотон при излучении. Фундаментальная причина этого состоит в том, что электромагнитное взаимодействие довольно слабо, так что постоянная тонкой структуры — маленькая величина.

    Правильнее процесс излучения представлять себе так, словно фотон появляется сразу в некотором объеме вокруг атома и затем расширяется во все стороны (рис. 3). Этот объем на порядки больше, чем объем самого атома, и он увеличивается еще больше при увеличении длины волны фотона, то есть при уменьшении разницы между энергетическими уровнями, между которыми произошел переход. Поэтому если какие-то посторонние предметы находятся в этом объеме, за которые может «зацепиться» будущий фотон, то они могут изменять скорость его излучения.

    В опытах Ароша использовались особые, сильновозбужденные атомы (это так называемые ридберговские состояния атома). В них разница между энергетическими уровнями, между которыми идет переход, так мала, что длина волны излученного фотона составляет вполне макроскопическое значение — миллиметры и сантиметры. Хотя атом сам по себе и крошечный, но когда он «пытается» излучить фотон, он «прощупывает обстановку» в сантиметровом объеме.

    Резонатор, использованный Арошем, был сопоставимого размера, и это позволяло ему влиять на скорость распада. Например, в совсем маленьком резонаторе излученный фотон просто не поместился бы — и уже один этот факт предотвращает его излучение, стабилизирует возбужденное состояние. Если же размер резонатора подобрать так, чтоб фотон ровненько в него вписывался, то атому будет даже удобнее излучить такой фотон, вероятность излучения резко возрастает (рис. 4).

    Справедливости ради надо сказать, что этот эффект вовсе не был для физиков сюрпризом. Такое поведение было теоретически предсказано Эдвардом Пёрселлом еще в 1946 году, а первые экспериментальные намеки на такое поведение появились в начале 70-х годов. Правда, тогда речь шла об излучении молекул, расположенных между двумя плоскими зеркалами, и эффект был довольно «грязным». Серж Арош и его сотрудники добились гораздо более сильного и чистого эффекта: в их статье 1983 года сообщается о примерно пятисоткратном (!) ускорении излучения фотона. Еще раз почувствуйте изюминку: свечение усилилось только за счет того, что мы правильным способом ограничили пространство в вакууме вокруг излучателя!

    Спустя четыре года эффект был продемонстрирован сразу несколькими исследовательскими группами и в оптическом диапазоне, причем как в сторону усиления, так и ослабления излучения в десятки раз. Без преувеличения можно сказать, что началась эпоха манипулирования темпами внутриатомных процессов. Описание ситуации по состоянию на 1989 год можно найти в популярной статье Ароша и Клеппнера в журнале Physics Today. А группа Сержа Ароша тем временем двинулась дальше...

    Подсчет фотонов и фейерверк результатов

    Когда речь идет об экспериментах с одной или несколькими частицами, возникает естественный вопрос: как можно измерить количество частиц? Для электронов, скажем, ответ простой: надо измерить электрический заряд объекта и поделить на заряд одного электрона. А как измерить, сколько фотонов «застряло» между зеркалами резонатора?

    Проблема с фотонами в том, что они легко поглощаются. Если фотонов огромное число, то это несущественно — именно так измеряют напряженность классического электрического или магнитного поля пробными зарядами. Но когда фотонов мало, поглощать их нехорошо — это полностью меняет состояние измеряемого объекта. Может быть, можно без этого как-то обойтись? Оказывается, да. В квантовой механике вовсе не все измерения меняют состояние системы; существуют так называемые квантовые неразрушающие измерения (по-английски quantum non-demolition measurements), которые умудряются без этого обойтись (этот тип измерений, кстати, предложил советский физик Владимир Брагинский).

    В 1990 году вышла статья Ароша и соавторов, в которой была предложена конкретная схема для неразрушающего измерения количества фотонов в резонаторе. Для этого авторы снова предлагают использовать специальным образом приготовленные атомы, пролетающие сквозь резонатор. Только в этот раз резонатор играет иную роль: он не приводит ни к излучению, ни к поглощению фотонов, а слегка сдвигает уровни энергии атома на величину, зависящую от количества фотонов. Сдвиг уровней энергии (который присутствует только во время пролета сквозь резонатор) слегка изменяет состояние атома на выходе, измерив которое, можно «сосчитать фотоны».

    Реализация этой идеи, однако, натолкнулась на серьезные технические трудности, которые были преодолены лишь в 2007 году. Зато потом, в считанные месяцы, группа Ароша выполнила несколько блестящих исследований, позволивших по-новому взглянуть на основополагающие квантовые явления.

    • Март 2007 года: удается проследить появление и исчезновение отдельного фотона в резонаторе (рис. 5).
    • Август 2007 года: постепенный «коллапс» семифотонного начального состояния, в котором видно, как на протяжении полусекунды фотоны один за другим исчезают из резонатора.
    • Сентябрь 2008 года: наблюдение состояний типа «кота Шрёдингера», когда в резонаторе находится не какое-то определенное количество фотонов, а суперпозиция трехфотонного и четырехфотонного состояния.
    • Октябрь 2008 года: наблюдение квантового эффекта Зенона в резонаторе (квантовый эффект Зенона состоит в том поразительном свойстве квантовой механики, что непрерывное наблюдение за распадающейся системой «замораживает» ее распад).

    Настоящий фейерверк результатов! Группа Ароша, разумеется, и на этом не собирается останавливаться, а открывает всё новые и новые приложения разработанных экспериментальных методов. К примеру, месяц назад вышла еще одна их статья, в которой квантовый эффект Зенона не просто наблюдается, а уже используется для ручного управления квантовой эволюцией фотонного поля в резонаторе и получения экзотических квантовых состояний электромагнитного поля.

    Подводя итог под этой частью рассказа, можно вспомнить, что знаменитая дискуссия между Нильсом Бором и Альбертом Эйнштейном о физической сущности квантовой механики крутилась, среди прочего, и вокруг мысленного эксперимента с «однофотонным ящиком». Практическая реализация такого ящика, равно как и множество более тонких квантовых манипуляций с фотонами, была в те времена попросту невозможна с технической точки зрения. Серж Арош стал ключевой фигурой, благодаря которой подобные мысленные квантовомеханические эксперименты были реализованы.

    Одноатомная квантовая «хирургия»: работы Дэвида Вайнленда

    Манипуляция квантовым состоянием отдельного иона — не менее трудная с технической точки зрения задача. Конечно, атомы, в отличие от фотонов, никуда не исчезают, и в этом смысле с ними работать проще. Но с другой стороны, длина волны атома (напомним, что в квантовом мире каждой частице соответствует некий волновой процесс) при его движении с обычными скоростями очень мала. Поэтому квантовые эффекты, связанные с поступательным движением (то есть перемещением атома как целого), при обычных температурах незаметны. Для того чтобы заметить квантование поступательного движения, отдельный атом или ион требуется не просто поймать, но и охладить до очень низких температур, порядка милликельвинов и ниже.

    Пленение и охлаждение одиночных ионов

    В принципе, технология ионных ловушек, в которых заряженные частицы удерживаются в центре переменным электромагнитным полем определенной формы, была разработана полвека назад. Она даже принесла своим создателям, Вольфгангу Паулю и Хансу Демельту, половину Нобелевской премии по физике за 1989 год (подробности см. в нобелевских лекциях: В. Пауль. Электромагнитные ловушки для заряженных и нейтральных частиц // УФН 160, 109–127 (1990) и Х. Демельт. Эксперименты с покоящейся изолированной субатомной частицей // УФН 160, 129–139 (1990)). В 1973 году Вайнленд, Экстром и Демельт сообщили о первых экспериментах с одиночным электроном, плененным в такой ловушке. Демельт придумал для этой системы красивое название «геоний» — этакий искусственный аналог атома, в котором электрон находится в связанном состоянии с Землей (с помощью ловушки, конечно). Целью этих экспериментов было изучение внутренних характеристик электрона, в частности его аномального магнитного момента, и его сравнение с теоретическими предсказаниями (сейчас такого типа измерения составляют целый отдельный раздел метрологии и квантовой электродинамики).

    В той же статье 1973 года была упомянута и возможность поимки отдельных ионов. В отличие от одиночных электронов, ионы интересны тем, что у них есть многочисленные внутренние степени свободы, и, поймав такой ион в ловушке, можно его изучить вдоль и поперек. На пути к этой цели в 1975 году была разработана (в том числе и Вайнлендом) методика доплеровского охлаждения ионов. В этом методе на ионы или атомы светят лазерным лучом с частотой, очень близкой к резонансному рассеянию, но только те из них, которые движутся с большой скоростью навстречу световому лучу, рассеивают свет, теряют энергию и тем самым охлаждаются. Эта методика была реализована в 1978 году в экспериментах группы Вайнленда с ионами Mg+ и в опытах группы Тошека с ионами Ba+. В обоих случаях, правда, это были облачка с несколькими десятками ионов, но спустя пару лет были пойманы отдельные ионы и начато изучение их спектроскопии (работы группы Тошека 1980 года и Вайнленда—Итано 1981 года). В этих статьях было отмечено, кстати, что флуоресцентное свечение одного-единственного иона отлично видно в микроскоп.

    В обеих статьях 1980–1981 годов температура иона в ловушке оценивалась в несколько десятков милликельвинов, а это было всё еще многовато для того, чтобы остановить ион (точнее, перевести его в состояние с минимально возможным поступательным движением). Дальнейший прогресс в этой области был связан с новой методикой охлаждения, также разработанной и реализованной Вайнлендом, которая носит название охлаждение по боковой полосе частот (по-английски sideband cooling). На ней стоит остановиться подробнее.

    Электронное облако в атоме или ионе имеет большой набор возможных вариантов, как ему «упаковаться» вокруг ядра и как ему организовать спины электронов. Тот вариант, который обладает наименьшей энергией, называется основным состоянием, он стабилен, а варианты с более высокой энергией (возбужденные состояния) спустя некоторое время превращаются в основное состояние с излучением фотона. Кроме того, если атом находится внутри ловушки, то его поступательное движение тоже квантуется, то есть оно тоже может иметь строго определенный вид. У этого движения есть основное состояние, при котором ион практически замирает в центре ловушки (у него остается лишь неустранимое квантовое дрожание, называемое «нулевыми колебаниями»), и целая лестница возбужденных состояний, которые отвечают перемещению туда-сюда со всё большей амплитудой. Энергия возбуждения электронной оболочки на несколько порядков больше энергии возбуждения поступательного движения, и поэтому энергетический спектр иона (в этом грубом приближении) имеет вид, показанный на рис. 6.

    Теперь самое интересное. Физики умеют перебрасывать основное состояние электронной оболочки в возбужденное, причем перебрасывать «прицельно», именно в то возбужденное состояние, которое мы хотим, — для этого надо просто посветить на атом светом с нужной длиной волны. Оказывается, эта комбинация — мы возбуждаем атом так, как нам нужно, а он выходит из этого состояния так, как «он привык», — позволяет охлаждать поступательное движение атомов (рис. 7).

    Для этого мы берем атом или ион в основном электронном состоянии и с большим поступательным движением и перекидываем его в состояние с возбужденной электронной оболочкой (обычно это просто переворот спина внешнего электрона), но с чуть меньшим поступательным движением. Атом через некоторое время высвечивает фотон и «падает» в основное состояние электронной оболочки, а поступательное движение при этом не меняется. Чистый результат этого двухшагового процесса — поступательное движение слегка уменьшилось. Повторяя эту процедуру раз за разом, мы можем совсем погасить поступательное движение, «посадив» атом в основное состояние (так что останутся только нулевые колебания). И «сев» в это состояние, атом уже не будет возбуждаться, поскольку ему просто некуда перескакивать.

    В практической реализации этой идеи было, конечно, немало технических тонкостей — в частности, возбужденному атому приходилось «помогать» побыстрее снимать возбуждение, чтобы достичь нужной скорости охлаждения. Напряженная работа в течение нескольких лет позволила Вайнленду с сотрудниками их преодолеть, и в 1989 году вышла статья, рапортующая о достижении основного квантового состояния поступательного движения иона ртути. Правда, в этой статье локализация была достигнута только в поперечной плоскости, а квантованное движение вдоль оси установки было еще недоступно. Однако несколько лет спустя, в 1995 году, группа Вайнленда достигла и настоящей трехмерной локализации отдельного иона в основном квантовом состоянии.

    Итак, в 1995 году завершилась — во многом благодаря достижениям группы Вайнленда — длившаяся десятилетия эпопея по полной квантовой локализации отдельного иона.

    Квантовая информатика как экспериментальная наука

    Как только поступательное движение иона в ловушке полностью подчинилось исследователям, сразу были реализованы необычные квантовомеханические ситуации, остававшиеся до этого чисто гипотетическими. В том же 1995 году группа Вайнленда поместила ион в состояние квантовой суперпозиции поступательного движения — когда ион не стоит на месте и не движется, а одновременно и стоит, и движется (этакая одноатомная версия «кота Шрёдингера»). Для достижения этого использовалась та же методика по перекидыванию состояний между основной и возбужденной энергетическими полосами. Вначале электронная оболочка атома переводилась из чисто основного состояния в состояние суперпозиции основного и возбужденного состояний. «Возбужденная часть» затем «падала» на основное электронное состояние, но с иным поступательным движением. В результате получалось состояние атома с электронной оболочкой в основном состоянии, но с суперпозицией поступательного движения.

    Эта работа была важнейшим шагом на пути превращения физики квантовой информации из чисто теоретической в экспериментальную науку. Физики к тому времени уже давно мечтали не просто научиться манипулировать квантовым состоянием внутри отдельного атома, но и передавать эту квантовую информацию от одного атома к другому — это один из первых шагов на пути к созданию квантового компьютера. Работа группы Вайнленда 1995 года (которая, кстати, называлась «Демонстрация фундаментального квантового логического вентиля») показала, как это можно сделать. Квантовую суперпозицию, которая до сих пор «жила» внутри иона, теперь можно было превратить в нечто «внешнее», в суперпозицию поступательного движения. А это значит, что если неподалеку находится второй такой ион, который неизбежно связан с первым за счет электростатического взаимодействия, то он сможет воспринять ее и превратить ее в свою внутреннюю суперпозицию без потери когерентности (что и было достигнуто в 2003 году). Линейная цепочка таких атомов, зависшая в поле периодической ловушки, тогда сможет выполнять все функции квантового компьютера (рис. 8).

    После этого достижения экспериментальные методы в физике квантовой информации (а точнее, в ее ионной реализации) начали развиваться лавинообразно. В 1998 году Вайнленд добился квантового запутывания двух пространственно разнесенных ионов — опять же через суперпозицию поступательного движения. В 2000-х годах несколько исследовательских групп добились контролируемого квантового запутывания уже нескольких ионов. На сегодня уже реализовано квантовое запутывание 14 ионов, а также многие из логических операций, необходимых для работы квантового вычислителя (см. обзорную статью Блатта и Вайнленда за 2008 год).

    Сверхточные часы

    Еще на заре развития описанных выше методов было ясно, что пленение и квантовый контроль отдельных ионов может иметь и далеко идущие практические применения. С одной стороны, глубоко охлажденные одиночные квантовые частицы могут стать сверхчувствительным сенсором внешних возмущений. С другой стороны, использование тех атомных переходов, которые малочувствительны к внешним возмущениям, позволит создать новый сверхстабильный стандарт частоты. Группа Вайнленда сейчас работает, среди прочего, и над этой задачей, используя всё те же плененные ионы. Два года назад, например, они сообщили о создании оптических часов, темп хода которых был измерен с относительной точностью 10–17. Сейчас в литературе уже обсуждается точность хода на уровне 10–18 и лучше (см. обзор 2011 года).

    Практическая польза от сверхточного стандарта частоты в том, что он позволяет замечать и использовать для практических целей исключительно слабые физические эффекты. Ярким примером тут является еще одна статья группы Вайнленда двухлетней давности, благодаря которой эффект общей теории относительности (!) может найти применение в геодезии и гидрологии (!) благодаря использованию сверхточных атомных часов. Дело тут в том, что, согласно общей теории относительности, время течет по-разному в гравитационном поле разной напряженности. При удалении от поверхности Земли гравитационное поле начинает ослабевать, и поэтому скорость хода часов, расположенных на разной высоте, будет отличаться. Группа Вайнленда сообщает, что ей удалось заметить это расхождение при разнице высот меньше 1 метра!

    Такая тесная связь между разными разделами физики и их неожиданный выход на практические приложения — характерная черта современной науки. И если уж говорить о практической пользе фундаментальной физики, то работы нынешних нобелевских лауреатов лишний раз подтверждают справедливость тезиса: с помощью фундаментальной науки мы находим и используем на практике новые природные явления, до которых мы бы просто не смогли догадаться сами, застряв в рамках «инновационных» или «рационализаторских» предложений, основанных на старой физике.

    Литература и ссылки:

    Ключевые статьи Сержа Ароша:

    Ключевые статьи Дэвида Вайнленда:

    Полезные ссылки:

    Loading...

    Комментировать

    осталось 1185 символов
    пользователи оставили 17 комментариев , вы можете свернуть их
    Mученик Hауки # написал комментарий 23 октября 2012, 09:31
    Статья полезная. А то все уже начали думать, что нобелевские премии дают непонятно за что.
    Эдуард Клюз # ответил на комментарий Mученик Hауки 24 октября 2012, 20:35
    Я конечно дилетант, но экспериментальные достижения потрясающие, позволяющие отделить мух от котлет в теоретических наработках. А вы только полезная!?
    Оператор Замеса # ответил на комментарий Эдуард Клюз 24 октября 2012, 21:17
    Явно лауреаты - не дубы.
    Вячеслав Аввакумов # написал комментарий 23 октября 2012, 11:34
    Спасибо, интересная статья и написана довольно ясно и грамотно.
    Насколько я понял Несколько неточна фраза:"Квантовую суперпозицию, которая до сих пор «жила» внутри иона, теперь можно было превратить в нечто «внешнее», в суперпозицию поступательного движения."
    Видимо речь идет о суперпозиции (линейной комбинации) состояний между внутренним и внешними (поступательным движением) энергетическими состояниями иона.
    Ранее полагалось, что суперпозиции возможны только между только внутренними состояниями, либо только внешними.
    Эрик Алексеев # ответил на комментарий Вячеслав Аввакумов 23 октября 2012, 20:12
    Суперпозиция возможна между волновыми состояниями. Так как ион (атом), согласно квантам, тоже имеет волновое состояние, хотя и достаточно малое из-за его массы, то, в принципе, суперпозиция теоретически возможна. А теперь она показана на практике.
    Андрей Куренков # написал комментарий 23 октября 2012, 15:02
    Спасибо за грамотное доступное изложение! Очень полезно!
    Эрик Алексеев # ответил на комментарий Андрей Куренков 23 октября 2012, 20:21
    Спасибо не мне, а Игорю Иванову. Это молодой парень, работающий - как нынче повелось - за границей, в Льеже, кажется. На "Элементах" есть видео с его лекциями и статьи, регулярно им публикуемые. Можете зайти, посмотреть или скачать и посмотреть.
    Есть там и много других статей и видео известных учёных. Тоже можно и скачать, и сграббить. И за это спасибо Зимину - основателю фонда "Династия" и компании "Вымпелком" (Билайн").
    Я только из респекта ему и пользуюсь услугами "Билайна" - и Интернета, и телефона.
    Александр Григорьев # написал комментарий 23 октября 2012, 15:14
    Прекрасная статья. Если бы премию получили наши соотечественники и они же популярно бы объяснили её суть. Увы об этом не приходится и мечтать. Страна дураков.Храмы шаговой доступности предел её достижений.
    Эрик Алексеев # ответил на комментарий Александр Григорьев 23 октября 2012, 20:38

    А вы зайдите на "ссылка на elementy.ru". Там есть лекции наших учёных - например, Линде, Арнольда, Рубакова и др. Можно скачать.

    ej r. # написал комментарий 23 октября 2012, 17:46
    — ...фотон появляется сразу в некотором объеме вокруг атома и затем расширяется во все стороны (рис. 3).
    Так и дожил! Всё-таки не корпускула! Всё сходится – обычная упругая волна в эфире – давайте называть вещи своими именами!
    Эрик Алексеев # ответил на комментарий ej r. 23 октября 2012, 20:28
    Если называть вещи своими именами, то фотон - это волна-частица. Потому что описывать его можно и так, и сяк. Нам в нашем макромире представить это, конечно, трудно, но это просто говорит о том, что наши представления определяются масштабами того мира, в котором мы живём. Только и всего.
    ej r. # ответил на комментарий Эрик Алексеев 24 октября 2012, 11:07
    Фотон - это волна. Вам это представить, конечно, трудно, но посторайтесь — это реально.
    Ещё раз: "Фотон появляется сразу в некотором объеме вокруг атома и затем расширяется во все стороны (рис. 3)."
    Какая к чёрту частица! Сегодня нет ни одного эффекта, который нельзя объяснить с волновой точки зрения, поэтому надо раз и навсегда перестать описывать фотон и так, и сяк. Когда законы микро и макромира одинаковы, труднее морочить людям голову. Всё не так сложно!
    Эрик Алексеев # ответил на комментарий ej r. 24 октября 2012, 21:23
    <<...Фотон – это волна. Вам это представить, конечно, трудно, но посторайтесь – это реально...>>
    Я постОрался это представить ещё в 10 классе, чему, кстати, помогло объяснение Эйнштейна. А как ВЫ представляете себе поперечные волны 3D-пространстве? Куда направлены векторы E и H электромагнитной волны?

    <<...Сегодня нет ни одного эффекта, который нельзя объяснить с волновой точки зрения...>>
    Такой эффект есть, и известен давно. Это фотоэффект, за объяснение которого, кстати, Эйнштейн получил Нобелевскую премию в 1921 году. Фотон может выбить из атома электрон только в том случае, если затратит на это ВСЮ свою энергию. Но если он – чисто сферическая волна, то на электрон выпадает только ЧАСТЬ его энергии! Как же, в таком случае, он умудряется вышибить электрон?

    <<...законы микро и макромира одинаковы...>>
    Вы рассуждаете, как Ленин, когда он в "Материализме и эмпириокритицизме" заявил - "...электрон так же неисчерпаем, как и атом..."
    Аналогичным образом рассуждал и пёсик Фафик из польского юмора:
    "Больших собак кусают большие блохи, собак поменьше кусают и блохи поменьше. И так - до бесконечности..."
    ej r. # ответил на комментарий Эрик Алексеев 25 октября 2012, 10:48

    Вы обратили внимание, каждая следующая запись длинее предыдущей? Я должен снова Вам сейчас обстоятельно ответить, а потом Вы мне. Это было бы очень здорово, если бы мы сидели где-нибудь в уютной обстановке. Однако, увы. Поэтому совсем коротко.
    1.По поводу фотоэффекта — это не проблема. Ещё интереснее объяснить опыт Иоффе и Добронравова, и это возможно.
    2.Я чётко представляю себе поперечные волны в пространстве и процессы происходящие в атамах. Что-то я уже успел написаить.
    ссылка на www.derselber.ru Вообще, там, на ссылка на www.derselber.ru , я думаю, Вы найдёте много чего, что следовало бы покритиковать.
    3.Ленина "Материализм и эмпириокритицизм" читал, про пёсика Фафика - нет. Спасибо, Вы расширили мой кругозор.

    Эрик Алексеев # ответил на комментарий ej r. 25 октября 2012, 20:26
    Почитал по вашей сноске. Это - сплошной механицизм. Такие объяснения строения Вселенной пытались дать в начале прошлого века (Лоренц, Пуанкаре). Я помню, на третьем курсе на лекциях по курсу общей физики мы подробно разбирали подобные объяснения СТО, и у любого из них оказывались уязвимые места. В начале 80-х годов академик Логунов, тогда директор Протвинского ИФВЭ, пытался создать свою теорию в опровержение ОТО. Ничего не получилось.
    А вот простой вопрос: как вы объясните квантовый принцип неопределённостей с точки зрения своих представлений о физике микромира?
    ej r. # ответил на комментарий Эрик Алексеев 26 октября 2012, 12:14
    Вопрос не так прост из-за того, что в физике используется неудачный термин «неопределённость», который в быту имеет другое значение, имеющее оттенок безысходности.
    А вот ответ действительно прост. Если Вы придерживаетесь Стандартной модели (а Вы должны), то легко поймёте меня. Big Bang придал энергию тёмной материи/энергии (далее проще - эфиру). В эфире возникла бегущая волна (типа фотона Ароша). Проблемы корифеев прошлого связаны с незнанием или недооценкой этого движения — эфир просто стоял (лежал, висел).
    Конфайнмент эфира (Хиггс называет его бозоном, Гюйгенс – точкой, я – гравитоном) движется, упруго взаимодействуя с соседями, обмениваясь импульсами. Все существующие силы являются следствием движения гравитонов. (Не слишком просто, хотите подробнее?)
    Возникновение частиц (светлой материи) вызывает возмущение фронта — поступательное движение вокруг них в пространстве-времени становится неравномерным. Это поступательное «движение-недвижение» частиц и считается неопределённостью.
    Логунов говорит правильные вещи (на мой взгляд), но каждый его шаг принимается в штыки. В такой обстановке не удивительно, что ничего не получается. Мне проще.
    Fred Yurlis # написал комментарий 24 октября 2012, 22:48
    Увы но такая Наука уже не для России.. в России скоро будут изучать тока одну книжку.. ту которую "великие физики" евреи в кумранских свитках ишо описывали.. там всего 10 законов на все случаи жизни.. этого достаточно для обслуживания трубы.
    • Регистрация
    • Вход
    Ваш комментарий сохранен, но пока скрыт.
    Войдите или зарегистрируйтесь для того, чтобы Ваш комментарий стал видимым для всех.
    Код с картинки
    Я согласен
    Код с картинки
      Забыли пароль?
    ×

    Напоминание пароля

    Хотите зарегистрироваться?
    За сутки посетители оставили 954 записи в блогах и 8994 комментария.
    Зарегистрировалось 34 новых макспаркеров. Теперь нас 5021633.