Spin kuantum untuk pertama kalinya menggeser objek berskala sentimeter

Diedit oleh: Svitlana Velhush

Di laboratorium di Okinawa, ilmuwan untuk pertama kalinya membuat spin kuantum elektron menggeser sebuah objek berukuran satu sentimeter. Intan yang digantung di atas pelat grafit bergeser sejauh seratus nanometer — jarak yang sebanding dengan seperseribu ketebalan rambut manusia. Ini bukan sekadar trik teknis: eksperimen ini menunjukkan bagaimana gaya dunia mikro dapat memengaruhi benda-benda yang biasa kita anggap klasik dan tunduk pada gravitasi.

Tim dari Institut Sains dan Teknologi Okinawa menggunakan cacat khusus dalam kristal intan — pusat nitrogen-vakansi. Cacat ini memungkinkan pengendalian spin elektron dengan bantuan cahaya laser. Pelat grafit melayang di atas papan catur magnet berkat diamagnetisme, sementara intan berbobot beberapa miligram tergantung di bawahnya. Massa total sistem sekitar 128 miligram.

Ketika laser menyinari intan secara berdenyut, spin elektron menciptakan osilasi magnetik yang sangat kecil. Osilasi ini berubah menjadi gaya mekanis yang mendorong seluruh objek naik-turun. Gerakan itu direkam dengan interferometer. Di udara, pergeserannya mencapai seratus nanometer, di ruang hampa hingga satu setengah mikrometer. Yang penting, gaya itu muncul justru dari efek kuantum, bukan dari panas atau getaran.

Sebelumnya, gaya spin hanya dapat diamati pada atom-atom tunggal. Kini batas antara dunia kuantum dan klasik bergeser delapan hingga sembilan orde besaran dalam hal massa. Objek ini sudah cukup besar sehingga gravitasi berpengaruh nyata padanya — hal ini membuka jalan untuk menguji apakah gravitasi tunduk pada aturan kuantum.

Eksperimen ini dilakukan pada suhu ruang, memanfaatkan koherensi spin yang panjang pada pusat NV. Para ilmuwan menekankan: ini adalah langkah dari yang besar menuju yang kecil. Seperti halnya levitasi diamagnetik mengangkat kereta maglev, di sini levitasi itu memungkinkan sistem diisolasi dari gangguan luar dan respons kuantum murni dapat teramati.

Ke depannya, metode ini dapat membantu menciptakan superposisi makroskopis — keadaan ketika sebuah objek berada di dua tempat sekaligus. Para peneliti berharap dapat mendekati skala "kucing Schrödinger" dan membangun sensor ultra-presisi untuk mencari materi gelap atau gelombang gravitasi. Untuk saat ini gerakannya masih tetap klasik, tetapi gerakan itu disebabkan oleh gaya kuantum.

Karya ini diterbitkan di Science Advances. Karya ini menunjukkan bahwa batas antara kedua dunia tidak sekokoh yang dibayangkan, dan setiap sentimeter baru membawa kita lebih dekat pada pemahaman tentang hakikat realitas.

3 Tampilan

Sumber-sumber

  • For The First Time Ever, Quantum Spins Shift a Centimeter-Scale Object : ScienceAlert

Komentar

Baca lebih banyak artikel tentang topik ini:

Apakah Anda menemukan kesalahan atau ketidakakuratan?Kami akan mempertimbangkan komentar Anda sesegera mungkin.