تحقیق جدیدی که توسط تیم تحقیقاتی بین‌المللی از دانشگاه اینسبروک و دانشگاه ژنو صورت گرفته است، نشان می‌دهد که فشردن گاز ممکن است منجر به خنک شدن شود که این پدیده متضاد دریافته است. این پدیده پیچیده در یک سیستم کوانتومی بازجذبی قوی مشاهده شده است که در آن بُعدیت کاهش یافته است. یافته‌های این تیم در مجله Science Advances منتشر شده است.
در حالی که تجربه روزمره ما می‌گوید که فشردن منجر به گرمایی و گسترش منجر به خنک شدن است، قوانین در زمینه فیزیک کوانتومی تغییر می‌کنند. در دنیای کوانتوم، ذراتی به نام بوزون‌ها می‌توانند تمجید شده و سوپرفلوئید شوند، در حالی که فرمیون‌ها اصل استثنایی پلی را نشان می‌دهند و فعالانه از هم دوری می‌کنند.
زمانی که به ابعاد کاهش یافته می‌پردازیم، رفتار سیستم‌های کوانتومی بسیار پیچیده‌تر می‌شود. نوسانات کوانتومی نقش بزرگ‌تری ایفا می‌کنند و بوزون‌ها ممکن است در تعامل شدید ذره‌ای زنده شوند. این موضوع منجر به جذابیت شدیدی در حوزه تحقیقاتی سیستم‌های کوانتومی کم‌بُعدی شده است، به خصوص به‌عنوان یک سکویی برای شبیه‌سازی کوانتومی و بررسی خواص الکترون‌ها در سیم‌های کوانتومی می‌شود.
برای مطالعه تغییرات دما در گازهای کوانتومی کم‌بُعدی، تیم تحقیقی یک روش ترمومتری جدید توسعه داده است که تجربه و نظریه را ترکیب می‌کند. این روش به آن‌ها اجازه می‌دهد تا دماها را در یک بُعد با حساسیت قابل توجهی اندازه‌گیری کنند. تیم متوجه شد که هنگامی که گاز از سه بعد به دو بعد فشرده شد، درجه حرارت در ابتدا از ۱۲.۵ نانوکلوین بدست آمد سپس به ۱۷ نانوکلوین افزایش یافت و پس از فشرده‌شدن دیگر به ۹ نانوکلوین کاهش یافت.
اکتشاف این اثر خنک‌کنندگی ناشی از ترکیب محدودیت قوی بمنظور نزدیک‌سازی در یک بُعد و فرمیون‌شدن بوزون‌ها تحت تعاملات قوی است. تیم همچنین توجه می‌کند که این پدیده خنک‌کنندگی تنها در حضور تعاملات قوی در یک بُعد امکان‌پذیر است.
علاوه بر این، پژوهشگران با حساسیت بهبودی دماهای کمتری به دست آوردند که موجب باز شدن راه‌های جدیدی برای مطالعه سیستم‌های کوانتومی در دماهای بسیار پایین شده است. تیم انتظار دارد که این نتایج برجسته‌ای در جامعه علمی به‌وجود آورده و جذابیت بسیاری درک رفتار سیستم‌های کوانتومی بازجذبی کم‌بُعدی و بسیار مرتبط را فراهم کند.
توانایی اندازه‌گیری دما به شکل دقیق در سیستم‌های کوانتومی یکی از دستاوردهای مورد انتظار بوده است. این روش ترمومتری توانایی بازکردن رازهای بیشتری در فیزیک مانند درک رهیافتی با دمای بالای های‌تمپرا متعدد را دارد. پژوهشگران بر اهمیت اندازه‌گیری دما برای همه سیستم‌های کوانتومی تاکید کرده‌اند و تأثیرات جذاب و معماگونه‌ای که در دنیای کوانتوم رخ می‌دهد را برجسته کرده‌اند.
تعریف‌هایی برای اصطلاحات کلیدی:
– بوزون‌ها: ذراتی که می‌توانند وضعیت کوانتومی یکسانی را در‌برگیرند. آن‌ها می‌توانند تمجید شوند و سوپرفلوئید شوند.
– فرمیون‌ها: ذراتی که اصل استثنایی پلی را رعایت می‌کنند و به اصطلاح از یکدیگر دوری می‌کنند.
– نوسانات کوانتومی: تغییرات موقتی در انرژی یک سیستم کوانتومی ناشی از عدم قطعیت در اندازه‌گیری.
– ترمومتری: اندازه‌گیری دما در یک سیستم.
پیشنهاد می‌کنیم لینک‌های مرتبط زیر را مطالعه کنید:
– دانشگاه اینسبروک
– دانشگاه ژنو
– مجله Science Advances
– شبیه‌سازی کوانتومی
– سیم‌های کوانتومی
The source of the article is from the blog rugbynews.at