Spin kuantum menggeser berlian berskala sentimeter: langkah pertama menuju superposisi makroskopis

Diedit oleh: Svitlana Velhush

Di laboratorium Institut Sains dan Teknologi Okinawa (OIST), sebuah efek kuantum untuk pertama kalinya secara langsung menggeser objek yang terlihat mata. Para ilmuwan membuat berlian berskala sentimeter, yang digantung di atas magnet, bergerak naik-turun akibat gaya yang ditimbulkan oleh spin elektron dalam kisi atomnya.

Eksperimen ini bersandar pada pusat nitrogen-vakansi — cacat dalam kristal berlian, tempat atom karbon digantikan oleh atom nitrogen dan sebuah kekosongan. Pusat-pusat ini menahan elektron tak berpasangan, yang spin-nya dapat dipolarisasi dengan laser hijau. Saat disinari secara berdenyut, spin-spin tersebut tersusun sehingga momen magnetiknya yang mungil menghasilkan gaya yang lemah namun terukur.

Berlian digantung pada batang karbon yang tersambung dengan pelat grafit, yang melayang di atas magnet berkat sifat diamagnetiknya. Ketika laser dimatikan, gerakannya minimal; saat laser dinyalakan, berlian bergeser sejauh puluhan pikometer — jarak yang terekam oleh interferometer dengan ketelitian hingga pikometer.

Massa objek ini delapan hingga sembilan orde lebih besar daripada eksperimen spin-mekanik sebelumnya. Ini adalah kasus pertama ketika gaya spin yang murni kuantum memicu respons mekanik klasik pada benda yang terpengaruh gravitasi.

Hasil ini membuka jalan untuk menguji sifat kuantum gravitasi. Untuk mengamati superposisi makroskopis, objek perlu dilayangterapkan dalam vakum dan massanya ditingkatkan secara bertahap hingga efek gravitasi menjadi terlihat.

Bahkan sekarang, perangkat ini memungkinkan pembuatan sensor superpresisi untuk mencari materi gelap dan gelombang gravitasi. Langkah berikutnya adalah satu orde besaran lagi dalam massa, dan para eksperimentator berharap dapat mendekati perwujudan nyata "kucing Schrödinger".

Demikianlah fluktuasi kuantum spin yang mungil untuk pertama kalinya menyentuh dunia benda-benda yang terlihat dan menandai jembatan antara mekanika kuantum dan teori relativitas umum.

2 Tampilan

Sumber-sumber

  • First observation of quantum spins shifting a centimeter-scale object in the lab

Komentar

Baca lebih banyak artikel tentang topik ini:

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