Infostart.hu
eur:
385.18
usd:
331.83
bux:
120679.89
2026. január 16. péntek Gusztáv
Nyitókép: nobelprize.org

Kézzelfogható kvantumfolyamatok – különleges kísérletért járt a fizikai Nobel-díj

A fizika egyik fő kérdése, hogy mekkora lehet egy olyan rendszer maximális mérete, amely a hagyományos fizikai törvényektől sok tekintetben eltérően működő kvantummechanikai hatásokat képes demonstrálni. Az idei Nobel-díjasok egy elektromos áramkörrel végeztek kísérleteket, amelyekben mind a kvantummechanikai alagúteffektust, mind a kvantált energiaszinteket demonstrálták egy olyan rendszerben, amely elég nagy ahhoz, hogy kézben tartható legyen.

John Clarke brit, Michel H. Devoret francia és John M. Martinis amerikai tudós kapja az idei fizikai Nobel-díjat kvantummechanikai kutatásaiért a Svéd Királyi Tudományos Akadémia keddi stockholmi bejelentése szerint.

A kvantummechanikában az alagúteffektus („tunnelling”) azt jelenti, hogy egy részecske – például egy elektron – át tud jutni egy akadályon, amin elvileg nem lenne elég energiája áthaladni. De amint nagyszámú részecske vesz részt, a kvantummechanikai hatások általában jelentéktelenné válnak. A díjazottak kísérletei azt mutatták be, hogy a kvantummechanikai tulajdonságok makroszkopikus léptékben is kézzelfoghatóvá tehetők.

A
A „klasszikus” fizikában ha egy labdát nekidobunk egy falnak, az biztosan visszapattan. Teljességgel meglepő lenne, ha a labda váratlanu a fal túloldalán teremne. A kvantummechanikában ezt a jelenséget hívják alagúteffektusnak. (Illusztráció: nobelprize.org)

1984-ben és 1985-ben John Clarke, Michel H. Devoret és John M. Martinis kísérletsorozatot végeztek egy szupravezetőkből – olyan alkatrészek, amelyek elektromos ellenállás nélkül képesek áramot vezetni – épített elektronikus áramkörrel.

Az áramkörben a szupravezető komponenseket egy vékony, nem vezető anyagból készült réteg választotta el egymástól, ezt az elrendezést Josephson-átmenetnek nevezik.

A tudósok az áramkörük összes különböző tulajdonságának finomításával és mérésével képesek voltak szabályozni és feltárni azokat a jelenségeket, amelyek akkor keletkeztek, amikor áramot vezettek át rajta.

A szupravezetőn áthaladó töltött részecskék együttesen egy olyan rendszert alkottak, amely úgy viselkedett, mintha egyetlen részecske lennének, amely kitölti az egész áramkört.

Egy normál vezetőben az elektronok egymástól függetlenül mozognak, míg egy szupravezetőben párokat alkotnak (Cooper-párok) és egy hullámot alkotnak. A második ábrán a két rész közötti rés jelzi az elválasztó Josephson-átmenetet. A párokba rendeződött elektronok képesek úgy viselkedni, mintha egyetlen részecske lennének, amelyek kitöltik mindkét vezetőrészt. A kvantummechanika hullámként írja le ezt a kollektív állapotot, ez játszik főszerepet a Nobel-díjasok kísérletében.
Egy normál vezetőben az elektronok egymástól függetlenül mozognak, míg egy szupravezetőben párokat alkotnak (Cooper-párok) és egy hullámot alkotnak. A második ábrán a két rész közötti rés jelzi az elválasztó Josephson-átmenetet. A párokba rendeződött elektronok képesek úgy viselkedni, mintha egyetlen részecske lennének, amelyek kitöltik mindkét vezetőrészt. A kvantummechanika hullámként írja le ezt a kollektív állapotot, ez játszik főszerepet a Nobel-díjasok kísérletében.

Ez a makroszkopikus, részecskeszerű rendszer kezdetben olyan állapotban van, amelyben az áram feszültség nélkül folyik, és ebben az állapotban rekedt, mintha egy akadály mögött lenne, amelyet nem tud átlépni. A kísérletben a rendszer kvantum jellegét az mutatja, hogy az alagúteffektus segítségével képes kilépni a nulla feszültségű állapotból. A rendszer megváltozott állapotát egy feszültség megjelenése révén érzékelik.

A kísérlet egy kapcsolóhoz hasonlítható, amelyben kezdetben nincs áram, és a kapcsolót valami meggátolja abban, hogy megmozduljon. A kvantummechanikai jelenség nélkül ez így is maradna. Ám váratlanul feszültség jelenik meg, és ennek hatására a kapcsoló a másik állásba ugrik, úgy, hogy a kettő között látszólag nincs átjárási lehetőség. Emögött egy makroszkopikus kvantumalagút-effektusnak nevezett folyamat áll. (Illusztráció: nobelprize.org)
A kísérlet egy kapcsolóhoz hasonlítható, amelyben kezdetben nincs áram, és a kapcsolót valami meggátolja abban, hogy megmozduljon. A kvantummechanikai jelenség nélkül ez így is maradna. Ám váratlanul feszültség jelenik meg, és ennek hatására a kapcsoló a másik állásba ugrik, úgy, hogy a kettő között látszólag nincs átjárási lehetőség. Emögött egy makroszkopikus kvantumalagút-effektusnak nevezett folyamat áll. (Illusztráció: nobelprize.org)

A díjazottak azt is be tudták bizonyítani, hogy a rendszer a kvantummechanika által megjósolt módon viselkedik – kvantált, ami azt jelenti, hogy csak meghatározott mennyiségű energiát nyel el vagy bocsát ki.

A fizikai Nobel-díjról szóló közlemény kiemeli: a számítógépes mikrochipekben található tranzisztorok a minket körülvevő világban használt kvantumtechnológia ismert példái. Az idei fizikai Nobel-díj lehetőséget teremtett a kvantumtechnológia új szintjéének kifejlesztésére, beleértve a kvantumkriptográfiát, a kvantumszámítógépeket és a kvantumérzékelőket.

A kitüntetés 11 millió svéd koronával (388 millió forinttal) jár, amelyet a tudósok között egyenlő arányban osztanak fel. A díjat a hagyományoknak megfelelően december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át.

Címlapról ajánljuk

Csizmazia Gábor a furkósbotról és a Trump-paradoxonról: „Donald Trump kétszer lépte át a saját vörös vonalát”

Donald Trump amerikai elnök leginkább Ukrajna és a vámpolitika esetében lépte át a saját maga által felvázolt vörös vonalakat – mondta az InfoRádió Aréna című műsorában Csizmazia Gábor. A Nemzeti Közszolgálati Egyetem John Lukács Intézet tudományos főmunkatársa szerint Donald Trump külpolitikai lépései inkább elbizonytalanították a szavazóit, semmint újakat hoztak volna mellé.
inforadio
ARÉNA
2026.01.16. péntek, 18:00
N. Rózsa Erzsébet
egyetemi tanár, Közel-Kelet-szakértő
Emelkedtek az amerikai tőzsdék, szárnyaltak a befektetési bankok

Emelkedtek az amerikai tőzsdék, szárnyaltak a befektetési bankok

A befektetők a geopolitikai események értékelése mellett a vállalati gyorsjelentésekre is már figyelnek a héten, ugyanis az amerikai nagybankok megnyitották a jelentési szezont. A befektetők eközben szoros figyelemmel kísérik, hogy milyen hírek érkeznek az amerikai-dán egyeztetésekről, hiszen Donald Trump továbbra sem mondott le Grönland megszerzéséről, viszont Iránnal kapcsolatban mintha valamelyest enyhült volna az elnök álláspontja, legalábbis a tegnap esti kijelentései erre utalnak – részben emiatt korrigál az arany, az ezüst, és az olaj ára a korábbi emelkedés után. Közben a chiprészvények a tajvani TSMC erős negyedéves jelentése után kaptak egy lökést. Részvénypiacokon összességében pozitív a hangulat, emelkednek az európai és az amerikai részvények is, köztük a ma jelentő befektetési bankok. Itthon a Mol árfolyama ma is jelentős pluszban van, miután Szijjártó Péter arról beszélt, hogy közel a megállapodás a NIS szerb olajvállalatban lévő orosz tulajdonrész megvásárlásáról.

EZT OLVASTA MÁR?
×
×
×
×
×