Každý deň nás obklopujú stovky rôznych zvukov. Už ste niekedy premýšľali o štruktúre zvuku? Od školskej fyziky vieme o zvukových vlnách, ale všetko v našom vesmíre pozostáva z elementárnych častíc. A zvuková vlna nie je výnimkou. Fyzici na Stanfordskej univerzite vytvorili veľmi citlivý mikrofón, aby dôkladne študovali, čo robí zvuk. Môže sa nazývať do istej miery „kvantový mikrofón“, pretože môže zachytávať vibrácie elementárnych zvukových častíc nazývaných fonóny.
Čo je to fonón
V roku 1907 Albert Einstein navrhol možnosť fonónov. Je to častica, ktorá je akumuláciou vibračnej energie. Fonóny sú emitované excitovanými atómami a javia sa ako zvuky rôznych frekvencií. Každý telefón obsahuje určité množstvo vibračnej energie. Jednotka energie sa označuje ako Fock. Ak je 1 Fock zaregistrovaná vo zvukovej vlne, obsahuje 1 fonón. Ak 2 Fock - 2 fonóny a tak ďalej. Základom „kvantového mikrofónu“je princíp merania Fock.
Čo je to „kvantový mikrofón“a ako to funguje
Kvantový mikrofón je rezonátor ochladený na ultranízku teplotu. Nemôžete to však vidieť voľným okom, pretože je také malé, že ho môžete vidieť iba pod elektrónovým mikroskopom s veľkým zväčšením. Rezonátor je pripojený k obvodu, v ktorom cirkulujú páry viazaných elektrónov. Priehyb týchto párov elektrónov v pohybe vzniká v dôsledku pôsobenia fonónov na ne. Tento efekt je zachytený rezonátorom, zaregistrovaný a prenesený do systému na analýzu.
Propagačné video:
Prečo potrebujete „kvantový mikrofón“
Po prvé, zariadenie je potrebné na presnejšie štúdium povahy zvukových vĺn, ako aj na pochopenie procesu formovania fonónov. Navyše, keď sa zmení prevádzkový režim, "kvantový mikrofón" je schopný generovať jednotlivé fonóny sám. To znamená, že ho možno doslova použiť ako generátor elementárnych častíc (v tomto prípade iba zvukových častíc) a na rozdiel od Large Hadron Collider to nevyžaduje zrážky častíc pri vysokých rýchlostiach. Všetko sa deje v dôsledku generovania menších vibrácií na atómovej úrovni.
To umožní vytvoriť mikroskopické zariadenia schopné ukladať a reprodukovať kvantové informácie kódované v parametroch elementárnych častíc zvuku (fonóny). Okrem toho môžu také systémy pôsobiť ako prevodníky mechanických signálov na optické signály a naopak, ktoré sa môžu v budúcnosti použiť na vytváranie kvantových počítačov a ďalších prvkov špičkových technológií.