Urme de particuleÎn lumea particulelor elementare sunt valabile legile mecanicii cuantice, o teorie oarecum bizară, în cadrul căreia particulele (şi starea acestora) sunt descrise de aşa-numita „funcţie de undă”. Totuşi, pe ce drum merg particulele cuantice? Un experiment ingenios a găsit un răspuns la această întrebare, care ar putea avea aplicaţii extrem de importante chiar şi în chimie.

 


Când aruncăm o minge într-o direcţie oarecare, putem foarte bine să ne imaginăm traiectoria acesteia: dacă o aruncăm la un anumit unghi va parcurge o parabolă şi va cădea pe Pământ după un timp care este uşor de calculat aplicând legile fizicii clasice. Evident, în fotbal situaţia este mai complicată, asta deoarece mingii i se poate imprima şi o mişcare de rotaţie care complică traiectoria şi de multe ori păcăleşte... portarul.

Ce se întâmplă însă în lumea particulelor? În lumea electronilor, de exemplu, consideraţi particule elementare (adică, cel puţin la ora actuală, fără structură)? Se comportă la fel ca o minge sau altcumva? Lumea electronilor, ca şi a celorlalte particule mici (atomi şi chiar şi molecule) este descrisă de teoria mecanicii cuantice, o teorie din multe puncte de vedere „bizară” şi care generează multe discuţii şi chiar şi certuri în lumea oamenilor de ştiinţă şi a filozofilor care se ocupă de ştiinţă.

Particulele sunt descrise de o aşa-numită funcţie de undă, în cadrul căreia electronul poate fi simultan într-o suprapunere de stări. Însă, în momentul în care observăm electronul, funcţia sa de undă „colapsează” într-una dintre stări (colapsul funcţiei de undă fiind în continuare intens discutat de cercetători). Cum se „mişcă” însă o particulă cuantică? Are sens această întrebare? Putem verifica acest aspect fără să „colapsăm” funcţia de undă? Iată cîteva întrebări la care recent oamenii de ştiinţă au dat un răspuns în cadrul unui experiment ingenios.

Aparatul folosit de fizicienii de la University of California, Berkeley şi de la Washington University, St. Louis este un aşa-numit „superconducting quantum device”, un aparat care foloseşte supraconductibilitatea pentru a măsura proprietăţi cuantice. Supraconductibilitatea  este fenomenul în care rezistenţa electrică  a unui material devine aproape zero atunci când temperatura sa este mai mică decât o anumită valoare specifică materialului, denumită temperatură critică.

Sistemul folosit de echipa de cercetători este un fel de „atom artificial”, adică un sistem cu mai multe niveluri de energie, similar unui atom. În acest sistem au fost introduse pachete de microunde (echivalentul particulei cuantice, de exemplu al electronului). Aceste pachete au interacţionat cu „atomul artificial” după care au fost re-măsurate de către cercetători. În urma interacţiei cu aparatul, pachetele de unde erau ori în starea fundamentală (cea cu energie minimă) ori într-o stare excitată. Cercetătorii au repetat acest experiment cam de un milion de ori ca să poată reconstrui parcursul acestor „particule”. Au reuşit astfel să determine „traiectoria” (echivalentul acesteia) cea mai probabilă. La ce concluzie au ajuns? „Particulele” au în majoritatea situaţiilor o „traiectorie” convexă; din calcule rezultă că acea traiectorie este şi cea mai probabilă! Deci particulele cuantice nu se comportă chiar aşa de diferit faţă de o minge, dintr-un anumit punct de vedere. Principiul minimei acţiuni este valabil şi în fizică clasică şi în fizica cuantică; aceasta a fost concluzia cercetătorilor care au efectuat experimentul.

Rezultatul acestui experiment ar putea să fie extrem de folositor celor care se ocupă cu studiul reacţiilor chimice care stau la baza multor aplicaţii din biologie, industria farmaceutică, etc. Modul în care „funcţionează” mecanică cuantică la nivelul atomilor şi al moleculelor şi înţelegerea reacţiilor chimice ne-ar putea ajuta să realizăm, de pildă, medicamente mai eficiente, care să funcţioneze mai rapid şi mai bine.

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro