Ученым Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН впервые удалось пронаблюдать проявление квантовых эффектов в макро-, а не микромире, это приближает исследователей к пониманию процессов, которыми можно было бы в будущем управлять эволюцией, сообщили РИА Новости в пресс-службе ОИВТ.
«Ученые из Объединенного института высоких температур РАН впервые экспериментально наблюдали проявление квантовых эффектов в макроскопическом масштабе в случайном (броуновском) движении частиц (пылинок) размером в десятые доли миллиметра в сверхтекучем гелии», — говорится в сообщении.
В ходе эксперимента физики воздействовали лазерным излучением на рой частиц сверхпроводящей керамики, левитирующих в магнитном поле в сверхтекучем гелии. Как отметил директор ОИВТ академик РАН Олег Петров, наблюдалось увеличение энергии движения частиц и ускорение их диффузии в миллионы раз в сравнении с тем, что дает классическая формула Эйнштейна для броуновского движения в сверхтекучем гелии.
«Такой эффект связывается с образованием клубка квантовых вихрей, характерный размер которых в миллион раз меньше размеров частицы и сопоставим с размерами атома, и с возникновением квантовой турбулентности в сверхтекучем гелии у поверхности частиц. Это происходит, когда частицами выделяется тепло при поглощении ими лазерного излучения», — приводит слова Петрова пресс-служба.
Он пояснил, что энергия, запасенная в клубке квантовых вихрей, становится источником интенсивного, активного движения самих частиц. Ученый сравнил активное движение частиц с роем случайно движущихся пылинок, которые можно наблюдать невооруженным глазом.
По словам Петрова, одновременно с этим при нагреве роя частиц лазерным излучением наблюдается образование более сложных структур — частицы объединяются в цепочки длиной до миллиметра.
Такой процесс он назвал эволюцией структур и рассказал, что отток тепла, необходимый для такой эволюции, связан с аномально высокой скоростью его переноса в сверхтекучем гелии, которая может превышать теплопроводность металлов. Ученые заметили, что при увеличении интенсивности лазерного излучения растет и скорость движения пылинок и образования новых цепочек. Фактически, оказалось возможным контролировать и управлять эволюцией роя частиц в сверхтекучем гелии.
Директор ОИВТ считает, что исследования позволяют подойти к решению таких фундаментальных задач, как изучение процессов возникновения и развития, эволюции сложных макроскопических объектов живой и неживой природы, а также к поиску общих физических закономерностей и механизмов эволюции, включая роль квантовых эффектов, а значит, «фактически, к возможности контролирования, управления эволюцией».
Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда. Статья «Экспериментальная эволюция активных броуновских частиц, инициированная квантовыми эффектами в сверхтекучем гелии» опубликована в журнале Nature Scientific Reports.
Источник ria
