Wspomniane zjawisko przejawia się przechodzeniem cząstki przez barierę potencjału o wysokości większej niż energia cząstki. O ile przy wzięciu pod uwagę zasad fizyki klasycznej takie zachowanie stanowi paradoks niezgodny z zasadą zachowania energii, tak w świecie kwantowym wygląda to zupełnie inaczej. I właśnie na nim skupili się w ostatnim czasie autorzy publikacji zamieszczonej na łamachScience Advances.
Czytaj też:Naukowcy zbudowali coś lepszego niż wirtualne kubity. Efekty są zdumiewające
Pęseta optyczna to dzieło Arthura Ashkina, który zaprezentował ją światu w 1986 roku. Właśnie wtedy stało się jasne, że takie narzędzie pozwala przenosić mikroskopijne obiekty pokroju cząstek i to bez ich dotykania. Jego działanie opiera się na użyciu skoncentrowanej wiązki lasera do kontrolowania obiektów i manipulowania nimi.
Niemal czterdzieści lat później fizycy wciąż korzystają z tej technologii. Ta okazuje się przydatna w odniesieniu do szerokiej gamy zastosowań, choćby w postaci badań nanocząstek czy modyfikacji na poziomie komórkowym. W przypadku naukowców z Izraela eksperymenty wykorzystujące pęsetę optyczną pozwoliły natomiast na prowadzenie kontrolowanego transferu atomów z jednego miejsca do drugiego. Sukces nie zostałby ogłoszony, gdyby nie udział wspomnianego zjawiska tunelowego.
Wykorzystując pęsety optyczne oraz zjawisko tunelowe naukowcy z Izraela byli w stanie przenosić atomy z miejsca na miejsce w precyzyjny sposób
To historyczne, bo pierwsze takie dokonanie, dlatego naukowcy mają nadzieję, że otworzyli nowy rozdział w badaniach poświęconych temu fenomenowi. Za sprawą zjawiska tunelowego cząstka może przejść przez barierę, która normalnie byłaby dla niej nie do pokonania. Mówiąc krótko: o ile z punktu widzenia fizyki klasycznej cząstki zostałyby zatrzymane przez daną barierę, tak dla zasad mechaniki kwantowej takie ograniczenie nie istnieje.
Jak przebiegał eksperyment? Rozpoczął się od użycia trzech pęset optycznych, które zostały ułożone w sposób szeregowy. Później do układu trafiły ultrazimne atomy fermionowe, które zostały schłodzone do temperatur bliskich wartości zera absolutnego. Wspomniane pęsety pełniły rolę pułapek, dzięki którym można było kontrolować szybkość tunelowania atomów.
Czytaj też:Zapomnij o metalach szlachetnych w bateriach. Szwajcarski wynalazek zmienia zasady gry
Fizycy dokonali tego poprzez zmiany odległości między pułapkami. W takich okolicznościach zachodziło przenoszenie atomów między pęsetami. Co istotne, nie chodziło o transfer pomiędzy sąsiadującymi ze sobą elementami. Innymi słowy, atomy przeskakiwały z pęsety numer jeden na numer trzy, z pominięciem tej znajdującej się pomiędzy. Powinno to zapewnić nowe możliwości z zakresu zgłębiania tajemnic fizyki kwantowej.