» »

Nobelova nagrada za fiziko 2025

Nobelova nagrada za fiziko 2025

Slo-Tech - Potem ko je bila lanska Nobelova nagrada za fiziko posvečena umetni inteligenci, so letos v Kraljevi akademiji znanosti na Švedskem nagradili dosežke na področju kvantne fizike. Nagrado za odkritje makroskopskega kvantnomehanskega tuneliranja in kvantizacije energije v električnem vezju so prejeli John Clarke, Michel H. Devoret in John M. Martinis s kalifornijske univerze. Letošnji nagrajenci so s svojimi raziskavami demonstrirali značilne kvantne efekte, ki so običajno omejeni na atomske velikosti, na sistemih, ki jih lahko gledamo in otipamo sami.

V kvantnem svetu poznamo pojave, ki so v vsakdanjem življenju neverjetni. Delec, ki pri gibanju trči v oviro, za prelet katere bi potreboval več energije od svoje, jo z neničelno verjetnostjo vseeno lahko prečka. To razumemo kot pot skozi oviro, ne prek nje. Pojav je povsem kvanten, v makroskopskem svetu nima svoje ustreznice, z naraščajočo maso delca pa postaja čedalje manj verjeten. Avtomobil se bo na zidu raztreščil, nikoli ne bo tuneliral skozenj.

Tuneliranje posameznih delcev je znano že stoletje. George Gamow je leta 1928 pokazal, da je tuneliranje ključno za razlago radioaktivnega razpada, saj protoni in nevtroni v jedrih atomov po klasičnem razumevanju nimajo dovolj energije, da bi lahko jedro zapustili. Ker jedra vseeno razpadajo tako, da oddajajo manjše ali večje skupke protonov in nevtronov, se ti očitno tunelirajo.

Drugo pomembno razumevanje vključuje prevodnost materialov. V navadnih prevodnikih pod vplivom električne napetosti nosilci naboja tečejo, pojavi se električni tok. Toku pa se upirajo, ker pri gibanju zadevajo ob druge delce v materialu. Pri zelo nizkih temperaturah so številne kovine superprevodne, ker se elektroni povežejo v Cooperjeve pare, ki se obnašajo povsem drugače. Ti se ne vedejo več kot fermioni, ki se morajo razlikovati po kvantnih številih, temveč se sesedejo v isto stanje. Cooperjevi pari se obnašajo kot bozoni, opišemo jih lahko kot enoten kvantni sistem, ki nenadoma nima več upornosti. Gibljejo se po superprevodniku.

Kadar dva superprevodnika združimo s tanko plastjo izolatorja, dobimo Josephsonov stik. Tega uporabljajo na številnih področjih, denimo za natančno merjenje fizikalnih konstant. John Clarke je učil na Berkeleyju, ko sta se mu v 80. letih pridružila nadebudni podoktorski raziskovalec Michel Devoret in doktorski študent John Martinis. V letih 1984-1985 so izvedli vrsto poizkusov, s katerimi so kvantne efekte predočili v človeškem merilu. Sestavili so električno vezje, v katerem sta bila dva superkondenzatorja. Ločili so ju s tanko plastjo izolatorja. Kljub temu so se nosilci naboja v obeh superkondenzatorjih obnašali, kot da sta superkondenzatorja povezana. Tok skozi Josephsonov stik je bil posledica tuneliranja. Hkrati so pokazali še, da so energijski nivoji takšnega sistema kvantizirani, torej omejena na določene vrednosti, ne pa poljubni.

Danes ta odkritja uporabljajo tudi pri izdelavi kubitov za kvantne računalnike.

2 komentarja

gruntfürmich ::

čestitke!
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...

starfotr ::

...za natančno merjenje fizikalnih konstant.


*Za točno merjenje fizikalnih konstant.


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

V CERN-u odkrili nov tip hadronov: pentakvark!

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
179394 (7022) poweroff
»

Nov temperaturni rekord superprevodnikov

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
1912196 (8124) Cervantes
»

D-Wave Two, namesto kvantnega računalnika 15-milijonska prevara?

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
209251 (5740) Loocas
»

TSMC izpušča tudi 22 nm

Oddelek: Novice / Grafične kartice
235719 (4197) Bor H
»

Objavljena analiza incidenta v CERN-u (strani: 1 2 3 4 5 6 )

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
25927572 (19032) kitzbrado

Več podobnih tem