Hundredvis af forskellige lyde omgiver os hver dag. Har du nogensinde tænkt på lydstrukturen? Fra skolefysikens forløb kender vi lydbølger, men alt i vores univers består af elementære partikler. Og lydbølgen er ingen undtagelse. For at grundigt studere, hvad der skaber lyd, har fysikere ved Stanford University skabt en meget følsom mikrofon. Det kan til en vis grad kaldes en "kvantemikrofon", fordi den kan samle vibrationer af elementære lydpartikler kaldet fononer.
Hvad er et fonon
Tilbage i 1907 foreslog Albert Einstein muligheden for fononer. Det er en partikel, der er en ophobning af vibrationsenergi. Phononer udsendes af ophidsede atomer og vises som lyde med forskellige frekvenser. Hver fonon indeholder en vis mængde vibrationsenergi. Enheden energi kaldes Fock. Hvis 1 Fock er registreret i en lydbølge, indeholder den 1 fonon. Hvis 2 Fock - 2 fononer og så videre. Det er på Fock-måleprincippet, at "kvantemikrofonen" er baseret.
Hvad er en "kvantemikrofon", og hvordan fungerer den
En kvantemikrofon er en resonator, der afkøles til en ultra-lav temperatur. Men du kan ikke se det med det blotte øje, da det er så lille, at det kun kan ses under et elektronmikroskop med en høj forstørrelse. Resonatoren er forbundet til et kredsløb, inden i hvilket par bundne elektroner cirkulerer. Afbøjningen i bevægelsen af disse elektronpar er opstå som et resultat af virkningen af fononer på dem. Denne effekt indfanges af resonatoren, registreres og transmitteres til systemet til analyse.
Salgsfremmende video:
Hvorfor har du brug for en "kvantemikrofon"
Først og fremmest er enheden nødvendig for at mere nøjagtigt studere lydbølgenes art samt for at forstå processen med dannelse af fonon. Når driftsformen ændres, er "kvantemikrofonen" endvidere i stand til at generere enkelte fononer af sig selv. Det vil sige, det kan bogstaveligt talt bruges som en generator af elementære partikler (i dette tilfælde kun lydpartikler), og i modsætning til Large Hadron Collider kræver dette ikke partikelkollisioner ved høje hastigheder. Alt sker på grund af generering af mindre vibrationer på atomniveau.
Dette vil gøre det muligt at oprette mikroskopiske enheder, der er i stand til at lagre og gengive kvanteinformation kodet i parametrene for elementære lydpartikler (fononer). Derudover kan sådanne systemer fungere som konvertere af mekaniske signaler til optiske signaler og vice versa, som kan bruges til at oprette kvantecomputere og andre elementer i højteknologiske gadgets i fremtiden.