Centinaia di suoni diversi ci circondano ogni giorno. Hai mai pensato alla struttura del suono? Dal corso di fisica scolastica, conosciamo le onde sonore, ma tutto nel nostro Universo è costituito da particelle elementari. E l'onda sonora non fa eccezione. Per studiare a fondo cosa produce il suono, i fisici della Stanford University hanno creato un microfono molto sensibile. Può essere chiamato in una certa misura un "microfono quantistico", perché può captare le vibrazioni di particelle sonore elementari chiamate fononi.
Cos'è un fonone
Già nel 1907 Albert Einstein suggerì la possibilità dei fononi. È una particella che è un accumulo di energia vibrazionale. I fononi sono emessi da atomi eccitati e appaiono come suoni di frequenze diverse. Ogni fonone contiene una certa quantità di energia vibrazionale. L'unità di energia è indicata come Fock. Se 1 Fock è registrato in un'onda sonora, allora contiene 1 fonone. Se 2 Fock - 2 fononi e così via. È sul principio di misurazione di Fock che si basa il "microfono quantistico".
Che cos'è un "microfono quantistico" e come funziona
Un microfono quantistico è un risonatore raffreddato a una temperatura estremamente bassa. Ma non puoi vederlo ad occhio nudo, poiché è così piccolo che può essere visto solo al microscopio elettronico ad alto ingrandimento. Il risonatore è collegato a un circuito all'interno del quale circolano coppie di elettroni legati. La deflessione nel movimento di queste coppie di elettroni deriva dall'azione dei fononi su di essi. Questo effetto viene catturato dal risonatore, registrato e trasmesso al sistema per l'analisi.
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Perché hai bisogno di un "microfono quantistico"
Prima di tutto, il dispositivo è necessario per studiare più accuratamente la natura delle onde sonore, nonché per comprendere il processo di formazione dei fononi. Inoltre, il "microfono quantistico" è in grado di generare singoli fononi quando viene cambiata la modalità di funzionamento. Cioè, può essere letteralmente usato come generatore di particelle elementari (in questo caso, solo particelle sonore) e, a differenza del Large Hadron Collider, questo non richiede collisioni di particelle ad alta velocità. Tutto accade a causa della generazione di vibrazioni minori a livello atomico.
Ciò consentirà di creare dispositivi microscopici in grado di memorizzare e riprodurre informazioni quantistiche codificate nei parametri delle particelle elementari del suono (fononi). Inoltre, tali sistemi possono agire come convertitori di segnali meccanici in segnali ottici e viceversa, che possono essere utilizzati per creare computer quantistici e altri elementi di gadget high-tech in futuro.
