Hundrevis av forskjellige lyder omgir oss hver dag. Har du noen gang tenkt på strukturen til lyd? Fra skolefysikk kjenner vi til lydbølger, men alt i universet vårt består av elementære partikler. Og lydbølgen er intet unntak. For å grundig studere hva som lager lyd, har fysikere ved Stanford University laget en veldig følsom mikrofon. Det kan til en viss grad kalles en "kvantemikrofon", fordi den kan plukke opp vibrasjonene til elementære lydpartikler kalt fononer.
Hva er et fonon
Tilbake i 1907 antydet Albert Einstein muligheten for fononer. Det er en partikkel som er en ansamling av vibrasjonsenergi. Telefoner sendes ut av glade atomer og vises som lyder av forskjellige frekvenser. Hvert fonon inneholder en viss mengde vibrasjonsenergi. Enheten av energi blir referert til som Fock. Hvis 1 Fock er registrert i en lydbølge, inneholder den 1 fonon. Hvis 2 Fock - 2 fononer og så videre. Det er på Fock-måleprinsippet at "kvantemikrofonen" er basert.
Hva er en "kvantemikrofon" og hvordan fungerer den
En kvantemikrofon er en resonator som er avkjølt til en ultra-lav temperatur. Men du kan ikke se det med det blotte øye, siden det er så lite at det bare kan sees under et elektronmikroskop med høy forstørrelse. Resonatoren er koblet til en krets hvor par bundne elektroner sirkulerer. Bøyningen i bevegelsen til disse elektronparene oppstår som et resultat av virkningen av fononer på dem. Denne effekten fanges opp av resonatoren, registreres og overføres til systemet for analyse.
Salgsfremmende video:
Hvorfor trenger du en "kvantemikrofon"
Først av alt er enheten nødvendig for å kunne studere lyden av lydbølger mer nøyaktig, samt for å forstå prosessen med dannelse av fonon. Når driftsmodusen endres, er dessuten "kvantemikrofonen" i stand til å generere enkeltfononer av seg selv. Det vil si at den bokstavelig talt kan brukes som en generator av elementære partikler (i dette tilfellet bare lydpartikler), og i motsetning til Large Hadron Collider, krever dette ikke partikkelkollisjoner med høye hastigheter. Alt skjer på grunn av generering av mindre vibrasjoner på atomnivå.
Dette vil gjøre det mulig å lage mikroskopiske enheter som er i stand til å lagre og reprodusere kvanteinformasjon kodet i parametrene til elementære lydpartikler (fononer). I tillegg kan slike systemer fungere som omformere av mekaniske signaler til optiske signaler og omvendt, som kan brukes til å lage kvantemaskiner og andre elementer av høyteknologiske dingser i fremtiden.
