Každý den nás obklopují stovky různých zvuků. Přemýšleli jste někdy o struktuře zvuku? Od školní fyziky víme o zvukových vlnách, ale všechno v našem vesmíru sestává z elementárních částic. A zvuková vlna není výjimkou. Fyzici na Stanfordské univerzitě vytvořili velmi citlivý mikrofon, aby mohli důkladně studovat, co vydává zvuk. To může být nazýváno do jisté míry “kvantovým mikrofonem”, protože to může zachytit vibrace elementárních zvukových částic volaly phonons.
Co je to fonon
V roce 1907 Albert Einstein navrhl možnost fononů. Je to částice, která je akumulací vibrační energie. Fonony jsou emitovány vzrušenými atomy a objevují se jako zvuky různých frekvencí. Každý telefon obsahuje určité množství vibrační energie. Jednotka energie se označuje jako Fock. Pokud je 1 Fock zaregistrována ve zvukové vlně, obsahuje 1 fonon. Pokud 2 Fock - 2 fonony a tak dále. Základem „kvantového mikrofonu“je princip měření Fock.
Co je to „kvantový mikrofon“a jak to funguje
Kvantový mikrofon je rezonátor ochlazený na ultra-nízkou teplotu. Ale nemůžete to vidět pouhým okem, protože je tak malé, že je lze vidět pouze pod elektronovým mikroskopem s velkým zvětšením. Rezonátor je připojen k obvodu, ve kterém cirkulují páry vázaných elektronů. Deformace pohybu těchto párů elektronů vzniká v důsledku působení fononů na ně. Tento efekt je zachycen rezonátorem, zaregistrován a přenesen do systému pro analýzu.
Propagační video:
Proč potřebujete "kvantový mikrofon"
Za prvé, zařízení je nezbytné pro přesnější studium povahy zvukových vln a pro pochopení procesu formování fononu. Navíc, když se změní provozní režim, "kvantový mikrofon" je schopen generovat jednotlivé fonony sám. To znamená, že může být doslova použit jako generátor elementárních částic (v tomto případě pouze zvukových částic) a na rozdíl od Large Hadron Collider to nevyžaduje srážky částic při vysokých rychlostech. Všechno se děje díky generování menších vibrací na atomové úrovni.
To umožní vytvořit mikroskopická zařízení schopná ukládat a reprodukovat kvantové informace kódované v parametrech elementárních částic zvuku (fonony). Kromě toho mohou takové systémy působit jako převodníky mechanických signálů na optické signály a naopak, které lze v budoucnu použít k vytváření kvantových počítačů a dalších prvků špičkových technologií.