A kvantum mechanikában megfordítható lehet az áramlás

Egy klasszikus termodinamika rendszerben a hő egy melegebb közegből a hidegebb irányába áramlik vagy az elektromosság a nagyobb feszültségtől a kisebb irányába. Ugyanez történik a kvantum rendszerek esetében is, azonban ez megfordítható, ha a képbe kerül egy kvantum megfigyelő is.

A makroszkopikus tárgyaknál, mint a víz hullámai, a hullám megfigyelése nincs hatással annak viselkedésére, a klasszikus termodinamikát követve a rendszer a magasabb részről az alacsonyabb irányába folyik.

“Azonban a kvantum rendszereknél a megfigyelés megváltoztatja a rendszer állapotát és ez valószínűbbé teszi, hogy a hullám egy irányba folyjon,” mondta Ángel Rubio, a Szerkezeti és Dinamikus Anyag Max Planck Intézetének professzora.

“Ez nem sérti meg a fizika alapvető tételeit és az energia sem a semmiből keletkezik. Az történik, hogy a megfigyelő elhelyezése a rendszerben egy akadályként viselkedik, hasonlóan ahhoz mint amikor elzárják a vezetéket, amiben a víz folyik. Magától értetődő módon ha terhelés megnő, akkor a másik irányba kezd elindulni. Más szóval a megfigyelő egy olyan állapotot bocsát a rendszerre, ami az ellentétes irányba fordítja a hullám vagy energia áramlását.”

Ez az irányváltozás a kutatókat is meglepte.

“Először hibára gyanakodtunk,” mondta Rubio. “Számítottunk rá, hogy változás következik majd be és az áramlás megállításának lehetősége is felmerült azonban arra nem számítottunk, hogy teljesen megváltozik az áramlás. Ezeket a változásokat egy irányított környezetben is elő lehet idézni. Attól függően, hogy hova tesszük a megfigyelőt, az áramlás megváltozhat, viszont vannak olyan különleges részei az eszköznek, aminél annak ellenére hogy megfigyelik, az áramlás iránya nem változik meg.”

A hő és a részecskék ilyen módon történő irányításának rengeteg felhasználási területe lehet kiemelten a termoelektronika, spintronika, fononika területén és a detektorok készítésében is. Azonban a felfedezés felhasználása még odébb van, mivel korlátai vannak a megfigyelők tervezésének és elkészítésének.

“Egy egyszerű modellel és egy elmélettel álltunk elő, ami könnyen igazolható, mivel az energia és az entrópia folyása megmarad,” mondta Rubio. “Ennek a folyamatnak a kísérleti megvalósítása már más kérdés. Annak ellenére, hogy az ehhez szükséges berendezés terve létezik és az előállítása megoldható, jelenleg ezt nem lehetne irányított módon végrehajtani.”

A kutatócsapat most olyan új megoldásokat keres a kvantum megfigyelők felváltására, melyekkel megoldható lesz a modell kísérleti felhasználása.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.