Det højtprofilerede videnskabelige tidsskrift Science udpeger i dag ‘årets gennembrud’. Prisen går til de to amerikanske fysikere Andrew Cleland og John Martinis og deres kolleger ved University of California i Santa Barbara. Forskerne har skabt en lille stemmegaffel, der lige akkurat kan skimtes med det blotte øje, hvis skingre lyd ikke kan beskrives med den velkendte klassiske mekanik i form af Newtons Love. Den eneste måde, man kan forklare dens virkemåde på er ved at bruge kvantemekanik, som man ellers normalt kun bruger til at forklare fysiske fænomener hele nede på det molekylære eller atomare plan. »I anerkendelse af, at der er tale om en helt ny banebrydende teknologi, som er et resultat af stor opfindsomhed, har Science udnævnt maskinen som den mest signifikante fremskridt i 2010,« skriver Science i en pressemeddelelse. Andrew Cleland glæder sig over udnævnelsen, men endnu mere over resultatet:
»På den makroskopiske skala, vi lever i, oplever vi ingen kvantemekaniske effekter. Eksperimentets mål var at undersøge om vi kunne se kvantemekaniske effekter i et stort, mekanisk objekt, der kan ses med det blotte øje, og det er en triumf for os, at det kunne lade sig gøre,« fortæller han.
Forskningen bryder grænser
Professor i kvantefysik Per Hedegård fra Niels Bohr Instituttet i København ønsker sine amerikanske kolleger tillykke med prisen.
»Det er fantastisk, at det er lykkedes dem at kontrollere kvantemekanikken på et makroskopisk plan. Som kvantefysiker ved man, at det er ekstremt vanskeligt at se kvantemekaniske effekter, så snart et objekt bliver større end nogle få nanometer. Så det er fanastisk, at det er lykkedes dem,« siger han.
I den klassiske fysik er en partikel en partikel og en bølge en bølge, men så kategorisk er det ikke inden for kvantemekanikken.
‘Stemmegaflen er enormt stor’
\ Fakta
VIDSTE DU
Kvantemekanikken beskriver alle fysiske fænomener. Alting opfører sig kvantemekanisk på partikelniveau, men fænomenerne kan med god tilnærmelse beskrives med den klassiske mekanik beskrevet ved Newtons love, når objekterne bliver tilstrækkeligt store.Det særlige ved kvantemekanikken er, at en partikel godt kan opføre sig som en bølge og omvendt. Det gælder både lys og lyd, der altså både opfører sig som bølger og partikler på samme tid. Hvis lyden fra en stemmegaffel opfører sig kvantemekanisk, burde man både kunne se bølgefænomener og samtidigt kunne detektere de partikler, der bærer lyden, de såkaldte fononer.
Det er netop det, som det amerikanske forskerhold har haft held med. De har skabt en lille stemmegaffel på 60 mikrometer, der er 60.000 gange større end de objekter, der opfattes som kvantemekaniske. I det øjeblik stemmegaflen sættes i svingninger, udsender den lydpartikler med en ekstremt høj frekvens på 60 GigaHertz, og forskerne kan nu detektere partiklerne ved hjælp af noget højteknologisk udstyr.
»Detekteringen af lydpartiklerne er et bevis på, at stemmegaflen opfører sig kvantemekanisk. Fra et molekylært syn er det en enorm stor tingest. Det er hidtil blevet opfattet som en umulighed at kunne se kvantemekaniske effekter for så store objekter, men det er netop det, som forskerne har haft held med. Ved hjælp af dette makroskopiske objekt har de kunnet studere partikelnaturen af lyd, hvilket er helt enestående,« siger Per Hedegård.
