|  | 24 августа 2018 | Научно-популярное

Ученые выяснили, насколько горячим является "кофе Шредингера"?

Чашка кофе


Группа ученых из университета Эксетера (University of Exeter) обнаружила новые "неопределенные отношения", которые связывают точность, с которой может быть измерена температура, с законами загадочной квантовой механики. Если вы измерите температуру свежезаваренного кофе при помощи обычного термометра, вы можете получить значение в районе 90 градусов Цельсия плюс-минус 0.5 градуса. Погрешность измерения в данном случае возникает из-за того, что уровень ртути в столбике термометра постоянно колеблется из-за постоянных столкновений атомов ртути в результате их теплового движения.

Процесс измерения температуры становится более сложным и интересным, если дело касается измерения температуры крошечных объектов, размеры которых измеряются сотнями, десятками и единицами нанометров. Ведь для того, чтобы измерить температуру таких объектов требуются наноразмерные термометры, состоящие всего из нескольких атомов.

Ученые из университета Эксетера при помощи теоретических расчетов разработали крошечную структуру, которая позволяет измерять параметры наноразмерных термометров и калибровать их с достаточным уровнем точности. При помощи этого своего рода стенда они выяснили, что погрешность температурных измерений имеет склонность к дополнительным колебаниям, что возникает вследствие влияния квантовых эффектов. Как и любые квантовые объекты, эти крошечные термометры могут находиться в состоянии суперпозиции по отношению к температуре, другими словами, сам термометр может иметь и индицировать сразу две температуры, к примеру 90.5 C и 89.5 C, точно также, как и знаменитая кошка Шредингера, находящаяся в суперпозиции, которая и жива и мертва одновременно.

"В дополнение к тепловым помехам, которые влияют на температурные измерения, в точность этих измерений вносит свою лепту и состояние квантовой суперпозиции" - рассказывает Гарри Миллер (Harry Miller), ведущий исследователь, - "И когда размеры объекта и самого термометра приближаются к наноразмерному уровню, влияние квантовых эффектов на точность измерений выходит на первый план".

Данное открытие имеет важное значение для ученых, исследующих как мир микроскопических объектов, так и мир квантовой механики. Обладание знаниями о квантовой неопределенности при измерении температуры позволят ученым оптимизировать структуру наноразмерных термометров так, чтобы свести к минимуму влияние квантовых эффектов на производимые измерения.

"Данное открытие является первым шагом к созданию новых термодинамических законов и понятий, действующих на наноразмерном уровне, там, где полностью перестают работать законы классической физики" - рассказывает доктор Джанет Андерс (Dr. Janet Anders).




Ключевые слова:
Температура, Измерение, Точность, Погрешность, Наноуровень, Объект, Термометр, Погрешность, Суперпозиция, Квантовая, Механика, Физика

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученым удалось физически разделить два квантовых состояния одного иона
  • Ученым удалось "размножить" кошку Шредингера
  • Создан квантовый термометр, точность которого приближается к фундаментально ...
  • Ученые создали "крупный вариант" кошки Шредингера
  • Ученые пытаются создать большую кошку Шредингера




  • 24 августа 2018 22:05
    #1 Написал: cmp167

    Публикаций: 0
    Комментариев: 230
    разве это было не очевидно?
        
    25 августа 2018 10:32
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 4242
    Цитата: cmp167
    разве это было не очевидно?

    Не совсем, я, к примеру, и предположить не мог, что температура может быть квантовой величиной и квантовый объект может иметь сразу две температуры одновременно


    --------------------
        
    25 августа 2018 20:39
    #3 Написал: cmp167

    Публикаций: 0
    Комментариев: 230
    А по-моему, если квант может быть или не быть, или быть в двух местах одновременно, или иметь параметр (спин) один или другой одновременно, то почему другие параметры должны вести себя иначе?

    Я тоже, совершенно, не представляю температуру для одиночной молекулы или чего-то меньше, полагаю, это некоторая математическая абстракция экстраполированная на кванты, ну и пусть, раз "там" другая физика, хотя я бы назвал это другой логикой, то и поведение/тип параметров должно быть другим, точнее в ООП "тип"

    молекула.координатыX = X1;
    молекула.координатыY = Y1;
    молекула.координатыZ = Z1;
    квант.координатыX = [ X2, X3, ..., XN ];
    квант.координатыY = [ Y2, Y3, ..., YN ];
    квант.координатыZ = [ Z2, Z3, ..., ZN ];


    А "поведение", как функция от времени, меняется с линейной, на нелинейную, то есть наш мир (физики, макро-физики) это производная (в алгебраическом понимании, апроксимация) от квантового мира, который, кстате, вполне может быть производной от чего-то большего, с нелинейным временем. Отсюда, ИМХО, и фундаментальное не понимание, кол-ва измерений и степеней апроксимации.
        
    25 августа 2018 23:33
    #4 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 304
    Как и в других статьях тут присутствует игра слов и попытка выдавать желаемое за действительное (филосовия сплошная)! Критерий температуры для отдельного атома или молекулы можно выражать в понятии Энтальпия и измерить спектрографом, а не ртутным термометом.Очевидно что испуская инфрокрасный фотон и снова поглощая его атом будет проявлять колебания в фемтосекундном интервале. Влияние на атом квантовых эффектов однако зафиксировать удастся только при сверхнизких температурах в террагерцевом диапазоне (слишком они слабы и неустойчивы).
    Вообще сравнивать жопу с пальцем становится популярным трендом в научной среде на фоне уныния и депрессии, связанных с провалом надежд на поиск Новой физики...
        
    31 августа 2018 11:50
    #5 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 317
    Цитата: Helltorn
    Вообще сравнивать жопу с пальцем становится популярным трендом в научной среде на фоне уныния и депрессии, связанных с провалом надежд на поиск Новой физики...


    Весьма неплохо сказано! Температура на квантовом уровне - это круто! Анахронизм редкий. Примерно как измерять мощность автомобиля в лошадиных силах... Оно-ж так отлично - все-ж на лошадях ездят и так легче оценить мощность ентой шелезяки lol
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.