Stotine različitih zvukova nas okružuje svaki dan. Jeste li ikad razmišljali o strukturi zvuka? Iz tečaja školske fizike znamo za zvučne valove, ali sve se u našem Univerzumu sastoji od elementarnih čestica. I zvučni val nije iznimka. Da bi temeljito proučili što stvara zvuk, fizičari sa Sveučilišta Stanford stvorili su vrlo osjetljiv mikrofon. Do neke se mjere može nazvati "kvantnim mikrofonom", jer može pokupiti vibracije elementarnih zvučnih čestica koje nazivamo fononi.
Što je fonon
Još davne 1907. Albert Einstein predložio je mogućnost fonona. To je čestica koja je nakupljanje vibracijske energije. Foni emitiraju pobuđeni atomi i pojavljuju se kao zvukovi različitih frekvencija. Svaki foon sadrži određenu količinu vibracijske energije. Jedinica energije naziva se Fock. Ako je 1 Fock registriran u zvučnom valu, tada sadrži 1 fonon. Ako je 2 Fock - 2 fonona i tako dalje. Na principu Fock-ovog mjerenja temelji se "kvantni mikrofon".
Što je "kvantni mikrofon" i kako radi
Kvantni mikrofon je rezonator ohlađen do ultra niske temperature. Ali ne možete ga vidjeti golim okom, jer je toliko mali da se može vidjeti pod elektronskim mikroskopom s velikim uvećanjem. Rezonator je spojen u krug unutar kojeg kruže parovi vezanih elektrona. Odbojnost u kretanju ovih parova elektrona nastaje kao rezultat djelovanja fonona na njih. Taj efekt je zabilježio rezonator, registrirao i proslijedio u sustav na analizu.
Promotivni video:
Zašto vam treba "kvantni mikrofon"
Prije svega, uređaj je potreban kako bi se preciznije proučavala priroda zvučnih valova, kao i razumio proces stvaranja fonona. Štoviše, "kvantni mikrofon" može generirati pojedinačne fonone kada se promijeni radni režim. To jest, on se doslovno može koristiti kao generator elementarnih čestica (u ovom slučaju samo zvučne čestice), a za razliku od Velikog hadronskog sudarača, to ne zahtijeva sudare čestica pri velikim brzinama. Sve se događa zbog stvaranja manjih vibracija na atomskoj razini.
To će omogućiti stvaranje mikroskopskih uređaja sposobnih za pohranjivanje i reprodukciju kvantnih informacija kodiranih u parametrima elementarnih čestica zvuka (fononi). Pored toga, takvi sustavi mogu djelovati kao pretvarači mehaničkih signala u optičke signale i obrnuto, što se u budućnosti može koristiti za stvaranje kvantnih računala i drugih elemenata visokotehnoloških naprava.