Te ei pruugi füüsikas midagi mõista, aga sa oleksid pidanud kuulma Schrödingeri mõttekatsest, kus kass on paigutatud radioaktiivse elemendiga kasti ja see võib olla nii elus kui ka surnud. See on kummaline nähtus, mille on loonud kvantmehaanika.
Hiljuti avastasid Exeteri ülikooli (Inglismaa) füüsikud, et sarnane sarnasus on näha temperatuuridel: objektidel võib olla kaks temperatuuri kvanttasemel. See kummaline kvant paradoks on esimene täiesti uus suhe aastakümnete jooksul formuleeritud kvanttummatuse suhtes.
Teine Heisenbergi põhimõte
1927. aastal tegi saksa füüsik Werner Heisenberg postulaadi: mida täpsemini mõõdate kvantosakese positsiooni, seda vähem täpselt mõistate selle hoogu ja vastupidi. Seda reeglit nimetatakse nüüd Heisenbergi ebakindluse põhimõtteks.
Uue kvantsi ebakindlusega, kus täpsemini te teate temperatuuri, seda vähem saad öelda energia kohta ja vastupidi, on palju suurem mõju nanoteadusele, mis uurib uskumatult väikseid objekte (väiksem kui nanomeeter). See põhimõte muudab, kuidas teadlased mõõdavad äärmiselt väikeste asjade, näiteks kvantpunktide temperatuuri. 1930ndatel. Heisenberg ja Niels Bor on loonud seose energia ja temperatuuri vahelise määramatuse vahel kvantifitseerimata skaalal. Mõte oli see, et kui soovid teada objekti täpset temperatuuri, siis oleks parem kastida see teadaoleva temperatuuriga "paaki" (veega või kambriga õhuga), mis võimaldab kehal sellel temperatuuril aeglaselt küllastuda. Seda nimetatakse termiliseks tasakaaluks.
Seda termilist tasakaalu säilitab objekt, samal ajal kui reservuaar vahetab pidevalt energiat. Selle tulemusena liigub objektis olev energia ülikiirelt väikestes kogustes üles ja alla, mis teeb võimatuks täpse määramise. Kui soovite teada objekti täpset energiat, peate selle isoleerima, et ta ei saaks midagi kokku puutuda. Kuid isolatsioon ei võimalda temperatuuri täpset arvutamist paagi abil. Need piirangud muudavad temperatuuri ebakindlaks ja kvantmõõdustikule liikudes paksenduvad värvid veelgi.
Uus ebakindluse suhe
Isegi kui tüüpilisel termomeetril on mõnevõrra tõusev ja langev energia, on see veel väike vahemikus. Aga see ei toimi kvanttasandil, kus kõik naaseb kuulsa Schrödingeri kassi juurde. See mõttekatse näitas kassi sulgemist mürkkasti, mis aktiveeriti radioaktiivse osakese lagunemise tõttu. Kvantmehaanika seaduste kohaselt võib osakese üheaegselt laguneda või mitte. See tähendab, et kuni kasti avate, on kass samal ajal elus ja surnud. See on superpositsiooni nähtus. Teadlased kasutasid matemaatikat ja teooriat, et täpselt ennustada, kuidas superpositsioon mõjutab kvantiobjektide temperatuuri arvutamist. Tuleb välja, et kvantitermomeeter on samaaegselt energiaolekute superpositsioonil, mis viib temperatuuri ebakindluseni.
Meie maailmas võib termomeeter teatada, et objekt on vahemikus 31 kuni 32 kraadi Fahrenheiti. Kvantsijuhtumi puhul ütleb termomeeter, et objekt on mõlemal temperatuuril samaaegselt varustatud. Kontaktid kvantmõõduliste objektide vahel on võimelised tekitama superpositsioone ja energiat. Vana ebakindluse seos ignoreeris neid mõjusid, sest nad ei olnud mitte-kvantobjektide jaoks tähtsad. Nüüd on oluline, kui soovite määrata kvantpunkti temperatuuriindeksi.
