گام بزرگ فیزیک کوانتومی؛ تصویربرداری از اتم های منفرد در فضای آزاد
گام بزرگ فیزیک کوانتومی؛ تصویربرداری از اتم های منفرد در فضای آزاد
دانشمندان فیزیک برای نخستین بار موفق به تصویربرداری از اتم‌های منفرد در فضای آزاد شدند؛ دستاوردی که نظریه‌ای صدساله در مکانیک کوانتومی را تأیید می‌کند. این پژوهش که در ۵ مه ۲۰۲۵ در نشریه Physical Review Letters منتشر شد، توسط تیمی به رهبری پروفسور مارتین زوایرلاین از مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) انجام شده است.
مشاهده مستقیم اتم‌های آزاد
در این آزمایش، پژوهشگران با استفاده از تکنیکی نوین، موفق شدند اتم‌های سدیم را در دمایی نزدیک به صفر مطلق به دام بیندازند. آن‌ها با بهره‌گیری از شبکه‌ای نوری از لیزرها، حرکت اتم‌ها را متوقف کرده و سپس با لیزری دیگر، موقعیت دقیق هر اتم را ثبت کردند. این روش امکان مشاهده مستقیم رفتار اتم‌های منفرد را فراهم آورد؛ امری که پیش‌تر تنها در قالب نظریه مطرح بود.
تأیید نظریه موجی بودن ذرات
نتایج این تحقیق، نظریه موجی بودن ذرات که در سال ۱۹۲۴ توسط لویی دو بروی مطرح شده بود را تأیید می‌کند. بر اساس این نظریه، ذراتی مانند بوزون‌ها باید رفتار موجی از خود نشان دهند و تمایل به تجمع داشته باشند. در این آزمایش، بوزون‌ها رفتار موجی پیش‌بینی‌شده را از خود نشان دادند. زوایرلاین در این باره اظهار داشت: «ما اکنون قادر به مشاهده اتم‌های منفرد در این ابرهای اتمی و تعاملات آن‌ها با یکدیگر هستیم، که بسیار شگفت‌انگیز است.»
مقایسه بوزون‌ها و فرمیون‌ها
علاوه بر بوزون‌ها، تیم تحقیقاتی تصاویر اتم‌های لیتیوم، که فرمیون هستند، را نیز ثبت کردند. برخلاف بوزون‌ها، فرمیون‌ها تمایل به دوری از یکدیگر دارند و تجمع نمی‌کنند. این تفاوت رفتاری بین دو نوع ذره، درک بهتری از تعاملات کوانتومی فراهم می‌آورد.
افق‌های جدید در فیزیک کوانتومی
این پیشرفت نه تنها نظریه‌های پیشین را تأیید می‌کند، بلکه راه را برای مطالعه پدیده‌های پیچیده‌تری مانند اثر کوانتومی هال هموار می‌سازد. تکنیک جدید، که به آن میکروسکوپی با وضوح اتمی گفته می‌شود، امکان بررسی دقیق‌تر رفتار ذرات در میدان‌های مغناطیسی قوی را فراهم می‌کند.
برای مطالعه بیشتر، می‌توانید به مقاله اصلی در نشریه Physical Review Letters مراجعه کنید.
منبع خبر: dailygalaxy.com
اخبار مرتبط با دنیای علم و دانش در جیبی 724:
بازگشت آتشفشان زامبی پس از ۲۵۰ هزار سال؛ هشدار دانشمندان درباره فوران احتمالی
