تماشای حرکت یک شی به‌سمت کوانتوم

با کوچک کردن یک آونگ، قوانین کلاسیکی نیوتن دیگر کارایی نخواهد داشت و به جای آن باید از قوانین مکانیک کوانتومی استفاده کرد. بعضی از محققان امیدوارند بتوانند با سرد کردن یک شی ارتعاشی ریز تا دماهای بسیار کم این اثرات کوانتومی را مشاهده نمایند.

 با کوچک کردن یک آونگ، قوانین کلاسیکی نیوتن دیگر کارایی نخواهد داشت و به
جای آن باید از قوانین مکانیک کوانتومی استفاده کرد.

بعضی از محققان امیدوارند بتوانند با سرد کردن یک شی ارتعاشی ریز تا دماهای بسیار
کم این اثرات کوانتومی را مشاهده نمایند.

گروهی از نظریه‌پردازان با مطالعه کلاسیکی و کوانتومی یک میله مرتعش توانستند علائم
مکانیک کوانتومی را نشان دهند. آنها در صدد جواب دادن به این سؤال نیز هستند که چرا
اشیای بزرگ از مکانیک کلاسیک پیروی می‌کنند.

اثرات کوانتومی در مدارهای الکتریکی با سیم‌های ریز مشاهده شده‌است؛ ولی چنین
اثراتی در سیستم‌های مکانیکی که در آن یک شئ ارتعاش می‌کند یا می‌چرخد دیده نشده‌است؛
البته به‌استثنای یک کار جنجالی که در سال ۲۰۰۵ با عنوان مشاهده جابه‌جایی کوانتومی
در نوسانگرهای نانومکانیکی ماکروسکوپی به چاپ رسید.
 

اکثر دانشمندان بر این باور ند که اشیای بزرگ به‌صورت کلاسیک رفتار می‌کنند؛
زیرا آنها به‌طور ثابت با پیرامون خود برهم‌کنش می‌کنند و با سرد کردن یک
شئ کوچک باید این برهم‌کنش‌ها کاهش یابد و اثرات کوانتومی آشکار شود؛ ولی
بعضی دیگر مثل روگر پنروز از دانشگاه آکسفورد انگلستان، عقیده دارند که
اشیای منزوی با جرم بزرگ به‌صورت کلاسیک رفتار می‌کنند.

گروهی از محققان به رهبری رون لیفشیتز، اولین علائم‌گذار از مکانیک کلاسیک
به رفتار کوانتومی را با کاهش جرم و دمای یک جسم مرتعش محاسبه نمودند. آنها
رفتار یک نانوسیم معلق را که از دو انتها بسته شده‌ بود، مطالعه کردند، این
نانوسیم یک مشدد غیر خطی نامیده می‌شود.

از نظر کلاسیکی این مشدد در یکی از دو حالت که به شرایط اولیه بستگی دارد،
نوسان می‌کند. آنها در سه وضعیت رفتار این مشدد را بررسی کردند:

۱- مشدد از محیط ایزوله‌شده بود؛
۲- مشدد در تماس با یک محیط در دمای صفر مطلق بود؛
۳- مشدد در تماس با یک محیط در دمای خیلی پایین بود.

برای مورد سوم آنها دمایی را انتخاب کردند که از نظر کلاسیکی مشدد در دو
حالت کاملاً مجزا نوسان می‌کند و امکان عبور از یکی به دیگری میسر نیست؛
ولی با کمال تعجب دیدندکه این مشدد خودبه‌خود از یک حالت به حالت دیگر عبور
می‎کند که این یک دلیل واضح برای رفتار کوانتومی می‌تواند باشد. با توجه به
مطالعات آنها معلوم شد که نانوسیم‌هایی با جرم kg21-10 در دماهایی حول و
حوش ده۰ میلی‌کلوین، می‌تواند اثرات کوانتومی از خود نشان دهد.

اگر چه نتایج آنها برای مایلز بلنکو، از دانشگاه دارتموث در هانور،
نیوهامپشایر، جالب بوده‌است؛ او می‌گوید که این کار سختی خواهد بود و اگر
عملی باشد ما کمی مطمئن خواهیم شد که مکانیک کوانتومی تا ابعاد ماکروسکوپی
نیز گسترش دارد.

این محققان نتایج کار خود را تحت عنوان علائم‌گذار از کلاسیک به کوانتوم در
مشدد نانومکانیکی غیرخطی در مجله Physical Review Letters منتشر کرده‌اند