Τι είναι η μακροσκοπική κβαντική σήραγγα που χάρισε το Νόμπελ Φυσικής σε 3 επιστήμονες φέτος

Το φετινό Νόμπελ Φυσικής πήγε σε τρεις ερευνητές που έκαναν κάτι απίστευτο. Ο Τζον Κλαρκ, ο Μισέλ Ντεβορέ και ο Τζον Μαρτίνις απέδειξαν ότι ο κόσμος της κβαντικής φυσικής δεν είναι μόνο θεωρία για μικροσκοπικά σωματίδια, αλλά κάτι που μπορεί να φανεί και σε πραγματικά, ορατά αντικείμενα. Και το απέδειξαν με ένα μικρό ηλεκτρικό κύκλωμα που χωράει στην παλάμη του χεριού.

Η ανακάλυψή τους σχετίζεται με κάτι που ακούγεται πολύπλοκο, αλλά δεν είναι: τη λεγόμενη μακροσκοπική κβαντική σήραγγα. Για να το καταλάβουμε απλά, φαντάσου ότι έχεις έναν τοίχο μπροστά σου. Στον κόσμο που ζούμε, δεν μπορείς να περάσεις μέσα του. Όμως στον μικρόκοσμο, τα κβαντικά σωματίδια μπορούν να το κάνουν. “Εξαφανίζονται” από τη μια πλευρά και εμφανίζονται στην άλλη, χωρίς να σπάσουν τον τοίχο. Αυτό ακριβώς έδειξαν οι τρεις επιστήμονες, όχι με ένα άτομο, αλλά με ένα ολόκληρο κύκλωμα. Κάτι που ποτέ δεν είχε ξανασυμβεί.

Για να το πετύχουν, χρησιμοποίησαν υλικά που λέγονται υπεραγωγοί – μέταλλα που επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να κυλά χωρίς καθόλου απώλεια ενέργειας. Ανάμεσα στα δύο κομμάτια του κυκλώματος έβαλαν ένα λεπτό στρώμα μονωτικού. Έτσι δημιούργησαν μια διάταξη που ονομάζεται ένωση Josephson. Το αποτέλεσμα ήταν το ρεύμα να “περάσει” μέσα από το εμπόδιο, σαν να ανοίγει μια αόρατη σήραγγα ανάμεσα στις δύο πλευρές.

Το κύκλωμα τους δεν σταμάτησε εκεί. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι μπορούσε να απορροφά και να εκπέμπει ενέργεια μόνο σε συγκεκριμένα «πακέτα», όχι συνεχώς. Δηλαδή, η ενέργεια άλλαζε απότομα, όπως ακριβώς προβλέπει η θεωρία της κβαντικής φυσικής. Με απλά λόγια, η ενέργεια “πήδαγε” από επίπεδο σε επίπεδο, χωρίς να περνά από τα ενδιάμεσα. Ένα φαινόμενο που μέχρι τώρα το βλέπαμε μόνο σε άτομα και ηλεκτρόνια.

Αυτό ήταν το σημείο καμπής. Για πρώτη φορά, η κβαντική συμπεριφορά έγινε ορατή σε κάτι που μπορούμε να πιάσουμε. Οι επιστήμονες απέδειξαν ότι οι νόμοι του μικρόκοσμου δεν σταματούν στα σύνορα του ορατού κόσμου. Μπορούν να εφαρμοστούν και σε μεγαλύτερα συστήματα, αρκεί να βρεθούν οι σωστές συνθήκες. Ήταν σαν να ένωσαν δύο κόσμους που μέχρι τώρα δεν μιλούσαν μεταξύ τους – τον αόρατο και τον ορατό.

Οι συνέπειες είναι τεράστιες. Αυτή η γνώση ανοίγει τον δρόμο για την ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών, που θα μπορούν να υπολογίζουν με ταχύτητες απίστευτες για τα σημερινά δεδομένα. Από το ίδιο φαινόμενο γεννιούνται και οι κβαντικοί αισθητήρες, όργανα που μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια σχεδόν αδιανόητη. Όλα αυτά στηρίζονται στα πειράματα αυτών των τριών ανθρώπων.

Ο πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ είπε ότι η ανακάλυψη δείχνει πως η κβαντική φυσική συνεχίζει να μας εκπλήσσει, ακόμη και μετά από εκατό χρόνια. Δεν είναι πια κάτι μακρινό ή αφηρημένο. Είναι η βάση της τεχνολογίας που έρχεται. Και όλα ξεκίνησαν από ένα μικρό κύκλωμα που απέδειξε ότι η φύση δεν παίζει με κανόνες – τους φτιάχνει μόνη της.

Με πληροφορίες απο The Nobel Prize Organization