Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Hvor varmt er Schrödinger kaffe?

12 Things NOT to do in Japan (April 2019).

Anonim

Et nytt usikkerhetsforhold, som knytter presisjonen til hvilken temperatur kan måles og kvantemekanikk, er oppdaget ved University of Exeter.

annonse


Hvis du måler temperaturen på kaffen din med en standard over-counter-termometeret du finner 90 ° C, gi eller ta 0, 5 ° C. Temperaturusikkerheten i lesingen oppstår fordi kvikksølvnivået i termometeret svinger litt, på grunn av mikroskopiske kollisjoner av kvikksølvatomer.

Ting blir mer interessante når man prøver å måle temperaturen på små gjenstander, for eksempel nanometer enheter eller enkeltceller. For å oppnå nøyaktige målinger må man bruke små nanoskala termometre som består av bare noen få atomer.

Teamet i Exeter har utviklet et nytt teoretisk rammeverk som tillater karakterisering av småskala termometre og etablerer sin ultimate oppnåelige nøyaktighet. Det viser seg at usikkerheten i temperaturavlesningene under visse omstendigheter er utsatt for ytterligere svingninger, som oppstår på grunn av kvanteffekter.

Spesielt kan små termometre være i en superposisjon mellom forskjellige temperaturer, for eksempel 90, 5 ° C og 89, 5 ° C, akkurat som Schrödinger katt kan være i en overlegning mellom å være død og levende.

Denne forskningen er publisert i det ledende vitenskapelige tidsskriftet Nature Communications .

Harry Miller, første forfatter av papiret og fra Exeters Fysikk og Astronomi-avdeling, forklarer: "I tillegg til termisk støy som er tilstede når man foretar en temperaturmåling, betyr muligheten for å være i en superposisjon at kvantesvingninger påvirker hvordan vi observerer temperatur på nanoskalaen. "

Oppdagelsen etablerer en ny forbindelse mellom kvantusikkerhet, som oppstår fra slike superposisjonstilstander, og nøyaktigheten av temperaturmålinger. I fremtiden vil dette usikkerhetsforholdet være nyttig for eksperimenterende å designe optimale nanoskala termometre som tar hensyn til effekten av kvantemekanikk.

Dr Janet Anders, medforfatter av papiret og en seniorlærer ved University of Exeter, la til: "Dette funn er et viktig skritt for å utvide termodynamiske konsepter og lover til nanoskalaet, hvor våre makroskopiske antagelser brytes ned."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av University of Exeter . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. HJD Miller, J. Anders. Energitemperatur usikkerhetsforhold i kvantetermodynamikk . Naturkommunikasjon, 2018; 9 (1) DOI: 10, 1038 / s41467-018-04536-7