Sute de sunete diferite ne înconjoară în fiecare zi. Te-ai gândit vreodată la structura sunetului? De la cursul fizicii școlare, știm despre undele sonore, dar totul din Universul nostru este format din particule elementare. Iar unda sonoră nu face excepție. Pentru a studia temeinic ceea ce face sunet, fizicienii de la Universitatea Stanford au creat un microfon foarte sensibil. Poate fi numit într-o oarecare măsură „microfon cuantic”, deoarece poate ridica vibrațiile particulelor de sunet elementare numite fononi.
Ce este un fonon
În 1907, Albert Einstein a sugerat posibilitatea fononilor. Este o particulă care este o acumulare de energie vibrațională. Telefoanele sunt emise de atomii excitați și apar ca sunete de frecvențe diferite. Fiecare fonon conține o anumită cantitate de energie vibrațională. Unitatea de energie este denumită Fock. Dacă 1 Fock este înregistrat într-o undă sonoră, atunci conține 1 fonon. Dacă 2 Fock - 2 fononi și așa mai departe. Pe principiul măsurării Fock se bazează „microfonul cuantic”.
Ce este un „microfon cuantic” și cum funcționează
Un microfon cuantic este un rezonator răcit la o temperatură ultra-scăzută. Dar nu îl poți vedea cu ochiul liber, deoarece este atât de mic încât nu poate fi văzut decât la un microscop electronic cu o mărire ridicată. Resonatorul este conectat la un circuit în care circulă perechi de electroni legați. Deformația în mișcarea acestor perechi de electroni apare ca urmare a acțiunii fononilor asupra lor. Acest efect este capturat de rezonator, înregistrat și transmis către sistem pentru analiză.
Video promotional:
De ce ai nevoie de un "microfon cuantic"
În primul rând, dispozitivul este necesar pentru a studia mai precis natura undelor sonore, precum și pentru a înțelege procesul de formare a fononilor. Mai mult, atunci când modul de operare este schimbat, "microfonul cuantic" este capabil să genereze singuri fonone. Adică poate fi folosit literalmente ca generator de particule elementare (în acest caz, numai particule sonore) și, spre deosebire de Colizorul de Hadroni Mari, acesta nu necesită coliziuni de particule la viteze mari. Totul se întâmplă datorită generarii vibrațiilor minore la nivel atomic.
Acest lucru va face posibilă crearea de dispozitive microscopice capabile să stocheze și să reproducă informații cuantice codificate în parametrii particulelor elementare de sunet (fononi). În plus, astfel de sisteme pot acționa ca convertoare de semnale mecanice în semnale optice și invers, care pot fi utilizate în viitor pentru a crea computere cuantice și alte elemente ale gadgeturilor de înaltă tehnologie.
