A kvantummechanika titkaiért járt idén a fizikai Nobel-díj

John Clarke, Michel H. Devoret és John M. Martinis kapta 2025-ben a fizikai Nobel-díjat. Az elismerést a kvantummechanika terén elért eredményeikkel érdemelték ki.

Az orvosi-élettani kategória után kedden a fizikai Nobel-díjat is kiosztotta a Svéd Királyi Tudományos Akadémia. Az elismerést az elmúlt évhez hasonlóan idén is több kutató kapta megosztva. Ezúttal három amerikai tudós: a Kaliforniai Egyetemen dolgozó John Clarke, a Yale Egyetemen is oktató Michel H. Devoret, valamint a szintén a Kaliforniai Egyetemen kutató John M. Martinis kapták meg.

A Svéd Királyi Tudományos Akadémia bejelentése szerint a három tudós a kvantummechanika terén elért eredményeiért, egész pontosan „a makroszkopikus kvantummechanikai alagúteffektus és az energiakvantálás felfedezéséért egy elektromos áramkörben” kapta meg a legrangosabb tudományos elismerést.

A kvantummechanika olyan tulajdonságokat ír le, amelyek jelentősek az egyes részecskéket érintő léptékben. A kvantumfizikában ezeket a jelenségeket mikroszkopikusnak nevezik, még akkor is, ha sokkal kisebbek, mint amit az optikai mikroszkóppal lehet látni.

Ez ellentétben áll a makroszkopikus jelenségekkel, amelyek nagyszámú részecskéből állnak. Például egy hétköznapi labda csillagászati ​​mennyiségű molekulából épül fel, és nem mutat kvantummechanikai hatásokat: a labda minden alkalommal visszapattan, amikor a falnak dobják. Egyetlen részecske azonban, a mikroszkopikus világban néha egyenesen áthalad a „falon”, és megjelenik a másik oldalon. Ezt a kvantummechanikai jelenséget alagúteffektusnak nevezik.

Az idei fizikai Nobel-díj olyan kísérleteket ismer el, amelyek kimutatták, hogyan figyelhető meg a kvantumalagút-hatás makroszkopikus léptékben, számos részecskével.

1984-ben és 1985-ben John Clarke, Michel Devoret és John Martinis egy kísérletsorozatot végeztek a Kaliforniai Egyetemen. Két szupravezetőből álló elektromos áramkört építettek, olyan alkatrészekből, amelyek elektromos ellenállás nélkül képesek áramot vezetni. Ezeket egy vékony, szigetelő anyagréteggel választották el egymástól. A kísérletben kimutatták, hogy képesek szabályozni és vizsgálni egy olyan jelenséget, amelyben a szupravezetőben lévő összes töltött részecske összhangban viselkedik: pont úgy, mintha egyetlen részecskét alkotnának, amely kitölti az egész áramkört.

Ez a rendszer egy olyan állapotban esett csapdába, amelyben az áram feszültség nélkül folyik. A kísérletben sikerült a rendszer kvantum jellegét megmutatni azáltal, hogy az alagútképződéssel a rendszer kilépett a nulla feszültségű állapotból, és elektromos feszültséget generált.

X / The Nobel Prize

Az idei díjazottak erdményei nemcsak a fizikai laboratóriumokban jártak gyakorlati haszonnal, hanem új információkkal is szolgáltak a fizikai világ elméleti megértéséhez.

Az elért eredményeket a kvantumszámítógépek építésénél és fejlesztésénél is fel lehet használni.

(hvg.hu)