یک سری آزمایش‌های پیشگامانه


مکانیک کوانتومی خواصی را توصیف می‌کند که در مقیاس‌هایی که شامل ذرات منفرد است، اهمیت دارند.

در فیزیک کوانتومی، این پدیده‌ها به عنوان میکروسکوپی نامیده می‌شوند، حتی زمانی که آنها بسیار کوچکتر از آن هستند که با یک میکروسکوپ نوری قابل مشاهده باشند.

این موضوع در تضاد با پدیده‌های ماکروسکوپی است که از تعداد زیادی ذره تشکیل شده‌اند.

به عنوان مثال، یک توپ روزمره از مقدار بسیار زیادی مولکول ساخته شده و هیچ اثر مکانیک کوانتومی را نشان نمی‌دهد.

ما می‌دانیم که توپ هر بار که به دیواری پرتاب می‌شود، به عقب برمی‌گردد. اما یک ذره منفرد، گاهی اوقات می‌تواند به سادگی از یک مانع معادل در دنیای میکروسکوپی خود عبور کند و در طرف دیگر ظاهر شود. این پدیده مکانیک کوانتومی به نام تونل‌زنی شناخته می‌شود.


جایزه نوبل فیزیک امسال به آزمایش‌هایی تعلق می‌گیرد که نشان دادند چگونه تونل‌زنی کوانتومی می‌تواند در مقیاس ماکروسکوپی و شامل بسیاری از ذرات قابل مشاهده باشد.

در سال‌های 1984 و 1985، جان کلارک، میشل دووره و جان مارتینیس یک سری آزمایش‌ها را در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی انجام دادند.
آن‌ها یک مدار الکتریکی با دو ابررسانا ساختند، اجزایی که می‌توانند جریان را بدون هیچ گونه مقاومت الکتریکی هدایت کنند. آن‌ها این دو ابررسانا را با یک لایه نازک از ماده‌ای که هیچ جریانی را هدایت نمی‌کرد، جدا کردند.
در این آزمایش، آن‌ها نشان دادند که می‌توانند یک پدیده را کنترل و بررسی کنند که در آن تمام ذرات باردار در ابررسانا به صورت هماهنگ عمل می‌کنند،
گویی که آن‌ها یک ذره واحد هستند که کل مدار را پر می‌کند.

این سیستم شبیه ذره در وضعیتی محبوس است که در آن جریان بدون هیچ ولتاژی جریان دارد ،
وضعیتی که از آن انرژی کافی برای فرار ندارد. در این آزمایش، سیستم با استفاده از تونل‌زنی برای فرار از حالت صفر ولتاژ، یک ولتاژ الکتریکی تولید می‌کند و ویژگی کوانتومی خود را نشان می‌دهد.

برندگان جایزه همچنین توانستند نشان دهند که این سیستم کوانتش‌یافته است، به این معنی که تنها مقادیر مشخصی از انرژی را جذب یا ساطع می‌کند.



توضیحات جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۵

🆔 @atomicphysicsss
⚛ کانال تخصصی فیزیک اتمی