Not rocket science

Tää ei ole rakettitiedettä, mutta kvanttitiedettä ny sentään: http://arxiv.org/abs/1006.1884

Ilmestyy Reviews of Modern Physicsissä kunhan on oikoluettu.

Paprussa mielenkiinnon kohteena ovat pyörivät kvanttipisarat. Kasa hituja lyödään yhteen ja potkaistaan pyörimään.  Jo pikkukoulussa kerrottiin, että pyöriminen liittyy kulmaliikemäärään ja koko paperin fysiikka on sitä, että vastataan kysymykseen millä tavalla pisara kantaa kulmaliikemääränsä. Esimerkiksi uimahyppääjä voi tehdä sen eri tavoilla: voi hyppää vaikka pyörien, kerien (tai keriten), pommilla, taittaen etc. Kvanttien maailmassa on vähän sama juttu, mutta tilat muuttuvat hyppäyksittäin. Vähän niin kuin uimahypyissä voltti tai kaks on ok, mutta selälleen ei saa tulla veteen, siitä rokotetaan pisteitä. Kvanttipisaroiden kohdalla osoittautuu, että systeemi tykkää usein tiivistää kulmaliikemääränsä pisaran sisälle vortekseihin. Vorteksit voivat uida vapaasti pisarassa tai sit hidut voivat imaista ne itselleen ja muodostaa ns. komposiittihituja.

Tää tieteen ala on sikäli mielenkiintoinen teoreetikolle, että tässä teoria on paljon kokeita edellä ja on mahdollista välillä laittaa kokeilijat testaamaan omia ennustuksia. Se kun kokeilija tulee officelle ja kysyy, että olisko teillä jotain teoriaa tälle ja tälle tulokselle on aina vähän tylsää. Kovan duunin, mallinnuksen ja salapoliisityön jälkeen voi tulla tulokseen, että signaalin aiheuttaakin joku tunnettu ilmiö, esitetty vuonna 1923 (tai jotain muuta sellaista). Siis hyvässä tapauksessa. Joskus sama kokeilija tulee kuukauden päästä uudelleen officelle ja sanoo, että he olivatkin tehneet tarkempia mittauksia ja oikeastaan mitään signaalia ei enää löydykään.

Kvanttipisaroita voidaan nykyään tehdä kokeissa aika monella eri tavalla: kvanttipisteiden avulla tai kylmillä hitukondensaateilla. Vortekseja on havaittu vain hitukondensaateissa, mutta ei vielä kvanttipisteissä. Yksi paperin pointti on, että teoriassa ei ole mitään mikä estäisi vorteksien muodostumisen kvanttipisteistäkin, jos kokeilijat vain ruuvaavat mittalaitteitaan tarkemmiksi. Ja paljon eksoottisempiakin tiloja on ennustettu: esimerkiksi sellainen kvanttitila, jossa elektronit vetävät puoleensa toisia elektroneita. Tuossa review-paperissa esitetyt hauskat kvanttitilat  pitänevät kokeelliset fyysikot kiireisinä ainakin seuraavat parikymmentä vuotta.

Advertisements