Австралийские инженеры случайно решили 58-летнюю «квантовую загадку». Об этом сообщает Science Alert со ссылкой на Nature.
Художественное представление явления ядерного электрического резонанса. Изображение: UNSW/Tony Melov
Почти 60 лет назад нобелевский лауреат по физике Николас Бломберген предсказал новое захватывающее явление под названием «ядерный электрический резонанс». Но до сих пор никто не мог продемонстрировать это в действии.
Теоретически это явление открыл американский физик Исидор Раби в 1938 году, а практически его смогли наблюдать нобелевские лауреаты Феликс Блох и Эдвард Перселл в 1946 году. После этого Перселл стал научным руководителем уже упомянутого Николаса Бломбергена (именно Бломберген впоследствии работал над прообразами современных аппаратов магнитно-резонансной томографии).
В 1961 году Бломберген предположил, что вращением ядра атома можно управлять не только магнитным полем, но и электрическим. Однако до последнего времени это предположение оставалось лишь теорией.
Фактическое доказательство ядерного электрического резонанса было случайно обнаружено в лаборатории Университета Нового Южного Уэльса (UNSW, Австралия) благодаря неисправному оборудованию. Отмечается, что прорыв может серьезно ускорить разработку квантовых компьютеров.
Центральной в этом явлении является идея управления вращением отдельных атомов с помощью электрических, а не магнитных полей. «Наше открытие означает, что сейчас ученые получили возможность создавать квантовые компьютеры на основе одиночных атомов, без приложения какого-либо магнитного поля. Кроме того, мы можем использовать подобные ядра как невероятно точные датчики электромагнитных полей. Кроме того, с их помощью мы сможем ответить на фундаментальные вопросы квантовой физики», — сообщил один из авторов работы, профессор UNSW Андреа Морелло.
В некоторых ситуациях ядерный электрический резонанс может заменить ядерный магнитный резонанс, который сейчас широко используется для различных целей, например для сканирования человеческих тел, химических элементов, скальных образований и многого другого.
Но проблема в том, что аппараты магнитно-резонансной томографии довольно массивные и не слишком точные. Как пояснил Морелло, выполнение магнитного резонанса похоже на то, будто бы мы пытаемся загнать бильярдный шар в лузу, подняв весь стол. А ядерный электрический резонанс — это словно кий: электрический заряд можно сосредоточить на электроде и с его помощью воздействовать на один-единственный атом.
Именно во время эксперимента по ядерному магнитному резонансу исследователи UNSW решили загадку, поставленную Бломбергеном в 1961 году, и это открытие можно смело добавить в список тех, что были сделаны случайно. Ведь они получили результат потому, что их оборудование оказалось неисправным. Теперь ученые могут исследовать новые способы применения ядерного электрического резонанса.
Источник: 42.tut.by
