Стотици различни звуци ни заобикалят всеки ден. Мислили ли сте някога за структурата на звука? От курса на училищната физика знаем за звуковите вълни, но всичко във нашата Вселена се състои от елементарни частици. И звуковата вълна не е изключение. За да проучат подробно какво прави звука, физиците от Станфордския университет са създали много чувствителен микрофон. Може до известна степен да се нарече „квантов микрофон“, защото може да вземе вибрациите на елементарни звукови частици, наречени фонони.
Какво е фонон
Още през 1907 г. Алберт Айнщайн предложи възможността за фонони. Това е частица, която е натрупване на вибрационна енергия. Фононите се излъчват от възбудени атоми и се появяват като звуци с различна честота. Всеки фонон съдържа определено количество вибрационна енергия. Единицата енергия се обозначава като Фок. Ако 1 Fock е регистриран в звукова вълна, тогава той съдържа 1 фонон. Ако 2 Fock - 2 фонона и т.н. Именно на принципа на измерване на Фок се основава "квантовият микрофон".
Какво е "квантов микрофон" и как работи
Квантов микрофон е резонатор, охладен до ултра ниска температура. Но не можете да го видите с просто око, тъй като е толкова малък, че може да бъде видян само под електронен микроскоп с голямо увеличение. Резонаторът е свързан към верига, в която циркулират двойки свързани свързани електрони. Отклонението в движението на тези двойки електрони възниква в резултат на действието на фононите върху тях. Този ефект се улавя от резонатора, регистрира се и се предава на системата за анализ.
Промоционално видео:
Защо се нуждаете от "квантов микрофон"
На първо място, устройството е необходимо, за да се проучи по-точно естеството на звуковите вълни, както и да се разбере процеса на образуване на фонони. Освен това, когато се промени режима на работа, "квантовият микрофон" е в състояние сам да генерира единични фонони. Тоест, той може буквално да се използва като генератор на елементарни частици (в този случай само звукови частици) и за разлика от Големия адронен колайдер, това не изисква сблъсъци с частици при високи скорости. Всичко се случва поради генерирането на малки вибрации на атомно ниво.
Това ще направи възможно създаването на микроскопични устройства, способни да съхраняват и възпроизвеждат квантова информация, кодирана в параметрите на елементарни частици звук (фонони). В допълнение, такива системи могат да действат като преобразуватели на механични сигнали в оптични сигнали и обратно, които могат да бъдат използвани за създаване на квантови компютри и други елементи на високотехнологични джаджи в бъдеще.
