Physiker verwenden klassische Konzepte zu entziffern seltsame Quantenverhalten in einem ultrakalten Gas

Dort werden sie in allen ihren seltsamen Quanten Ruhm waren: ultrakalte Lithiumatome in der optischen Falle. Gehalten durch Laser in einer regelmäßigen, Gitterbildung und ‚‘ angetrieben durch Energieimpulse, taten diese Atome verrückte Dinge.

„Es war ein bisschen seltsam“, sagte Weld. „Atome erhalten würde in eine Richtung gepumpt. Manchmal würde sie in eine andere Richtung gepumpt bekommen. Manchmal würde sie zerreißen und diese Strukturen, die wie DNA aussah.“

Diese neuen und unerwarteten Verhaltensweisen waren die Ergebnisse eines Experiments, durchgeführt von Cao, Weld und Kollegen, die Grenzen unseres Wissens der Quantenwelt zu schieben. Die Ergebnisse? Neue Wege im Bereich der dynamischen Quantentechnik, und ein verlockender Weg zu einer Verbindung zwischen klassischen und Quantenphysik.

Ihre Forschung wird in der Zeitschrift Physical Review Research veröffentlicht.

„Viele lustige Dinge passieren, wenn Sie ein Quantensystem schütteln“, sagte Weld, dessen Labor erzeugt „künstliche Feststoffe“, niedrig-dimensionalen Gitter aus Licht und ultrakalten Atomen, das Verhalten der quantenmechanischen Teilchen in dichter gepackte wahren Feststoffe zu simulieren wenn sie Antriebskräfte ausgesetzt. Die jüngsten Versuche waren die letzte in einer Argumentationslinie, dass erstreckt sich bis 1929 zurück, als Physiker und Nobelpreisträger Felix Bloch zunächst innerhalb der Grenzen einer periodischen Quantenstruktur, ein Quantenteilchen unter einer konstanten Kraft voraus, dass schwingt.

„Sie tatsächlich schwappen hin und her, die eine Folge der Wellennatur der Materie ist“, sagte Weld. Während diese Position Raum Bloch-Oszillationen vor fast ein Jahrhundert vorhergesagt wurden, wurden sie direkt nur relativ kurze Zeit beobachtet; in der Tat war Welds Gruppe der erste sie im Jahr 2018, mit einem Verfahren, um zu sehen, dass diese oft einem schnellen gemacht, unendlich sloshings groß und langsam, und leicht zu sehen.

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Quelle: University of California - Santa Barbara. "Physicists use classical concepts to decipher strange quantum behaviors in an ultracold gas." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 September 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200909132059.htm>.