Katsed kristallidega: kvant- ja tavamaailm nihkusid taas teineteisele lähemale
Toimetas Mart ZirnaskÜhendriikide teadlastel õnnestus pisikristallide abil näidata, et (suure) tavamaailma objekti käitumist kujundavad (imepisikese) kvantmaailma seadused ja vastupidi. See võib taas olla sammuke vastuse suunas küsimusele, kuidas kvant- ja tavafüüsika seadused omavahel suhtestuvad.Dartmouthi kolledži füüsika ja astronoomia abiprofessori Alex Rimbergi juhitud eksperimentides vaatlesid teadlased pisikesi pooljuhtkristalle, millel oli kaks eraldi elektronide reservuaari. "Avastasime, et kristallide liikumist ei määra mitte mõni klassikalise maailma nähtus nagu soojusliikumine, vaid kvantvõnkumised," kirjeldas Rimberg Science Daily vahendusel möödunud nädala ajakirjas Nature avaldatud uurimust. Ta selgitas, et elektronid liikusid ühest reservuaarist teise 10 000 "pealiste" kimpudena, moel, mida kvantmaailmas nimetatakse nn tunneldamiseks. (Piltlikult öeldes: omades lisaks osakese iseloomule ka laine iseloomu, jõuavad kvantosakesed takistust ületada – või pigem läbida, justkui tunneli kaudu – ka siis, kui neil tavafüüsika arusaamade järgi selleks piisavalt energiat ei ole.) Teisalt põhjustas tunneliefekti ja elektronide liikumise kimpudena just makromaailma füüsika, täpsemalt kristallide vibratisoon, rääkis Rimberg. "Elektronide kimbud liikusid enam-vähem sünkroonis kristallide vibreerimisega."Üks kvantfüüsika keskseid küsimusi tegeleb mikro- ja makromaailma puutepunktide otsimisega: esimest neist juhivad Newtoni seadused, teist aga kvantmehaanika. Ning üha suuremaks muutuvate füüsikaliste süsteemide taustal teadlased alles otsivad vastust küsimusele, kuidas klassikaline füüsika osakestemaailma seadustest õigupoolest välja kasvab.Rimberg viitas, et erinevus eksperimentides kasutatud kvant- ja makroosakeste suuruse vahel oli lausa ekstreemne. "10 000 elektroni võiksime ette kujutada millegi umbes sama suurena nagu kirp," rääkis ta. "Analoogia jätkamiseks pidanuks kristallid siis olema Mount Eversesti mõõtu. Ja kui kujutame ette, et kirp hüppab Everestile, plaanides seda nihutada, siis oleks eksperimendis saadud vibratsioonid mõõdetavad meetritega."Rimberg plaanib uurimist jätkata mittelineaarsete ülijuhtidega, mis võimaldavad tavaobjektidega teha veelgi enam kvantmehaanikast juhitud eksperimente. Mittelineaarsed klassikalise (Newtoni-) maailma süsteemid võivad käituda üsna ennustamatult, ent neile vastavatest kvantsüsteemidest saadakse esialgu alles vähesel määral aru. Nii oleks säärased eksperimendid justkui "eelmäng" kvant- ja klassikalise maailma häguses piiritsoonis hulpivate objektide uurimiseks.
