Nimeni în lume nu înțelege mecanica cuantică - acesta este principalul lucru pe care trebuie să-l știi despre ea. Da, mulți fizicieni au învățat să-și folosească legile și chiar să prezică fenomene folosind calcule cuantice. Dar încă nu este clar de ce prezența unui observator determină soarta sistemului și îl obligă să facă o alegere în favoarea unui singur stat. „Teorii și practici” a selectat exemple de experimente, al căror rezultat este inevitabil influențat de observator și a încercat să descopere ce va face mecanica cuantică cu o astfel de interferență a conștiinței în realitatea materială.

pisica lui Schrödinger

Astăzi există multe interpretări ale mecanicii cuantice, dintre care cea mai populară rămâne cea de la Copenhaga. Principiile sale principale au fost formulate în anii 1920 de Niels Bohr și Werner Heisenberg. Iar termenul central al interpretării de la Copenhaga a fost funcția de undă - o funcție matematică care conține informații despre toate stările posibile ale unui sistem cuantic în care se află simultan.

Conform interpretării de la Copenhaga, numai observația poate determina în mod fiabil starea unui sistem și o poate distinge de restul (funcția de undă ajută doar la calcularea matematică a probabilității de a detecta un sistem într-o anumită stare). Putem spune că după observare, un sistem cuantic devine clasic: încetează instantaneu să coexiste în mai multe state deodată în favoarea uneia dintre ele.

Această abordare și-a avut întotdeauna adversari (amintiți-vă, de exemplu, „Dumnezeu nu joacă zaruri” de Albert Einstein), dar acuratețea calculelor și a predicțiilor și-a luat tributul. Cu toate acestea, recent au existat din ce în ce mai puțini susținători ai interpretării de la Copenhaga și nu cel mai mic motiv pentru aceasta este prăbușirea instantanee foarte misterioasă a funcției de undă în timpul măsurării. Celebrul experiment de gândire al lui Erwin Schrödinger cu biata pisică a fost tocmai menit să arate absurditatea acestui fenomen.

Deci, să ne amintim conținutul experimentului. O pisică vie, o fiolă cu otravă și un anumit mecanism care poate pune la întâmplare otrava în acțiune sunt puse într-o cutie neagră. De exemplu, un atom radioactiv, a cărui descompunere va sparge fiola. Momentul exact al dezintegrarii atomice este necunoscut. Se cunoaște doar timpul de înjumătățire: timpul în care se va produce degradarea cu o probabilitate de 50%.

Se dovedește că, pentru un observator extern, pisica din interiorul cutiei există în două stări deodată: fie este vie, dacă totul merge bine, fie moartă, dacă s-a produs descompunerea și fiola s-a rupt. Ambele stări sunt descrise de funcția de undă a pisicii, care se modifică în timp: cu cât mai departe, cu atât este mai mare probabilitatea ca dezintegrarea radioactivă să fi avut deja loc. Dar, de îndată ce cutia este deschisă, funcția de undă se prăbușește și vedem imediat rezultatul experimentului zdrobitorului.

Se pare că până când observatorul deschide cutia, pisica se va echilibra pentru totdeauna la granița dintre viață și moarte și doar acțiunea observatorului îi va determina soarta. Aceasta este absurditatea pe care a subliniat-o Schrödinger.

Difracția electronilor

Potrivit unui sondaj al fizicienilor de seamă realizat de The New York Times, experimentul cu difracția electronilor, realizat în 1961 de Klaus Jenson, a devenit unul dintre cele mai frumoase din istoria științei. Care este esența lui?

Există o sursă care emite un flux de electroni către un ecran de placă fotografică. Și există un obstacol în calea acestor electroni - o placă de cupru cu două fante. La ce fel de imagine vă puteți aștepta pe ecran dacă vă gândiți la electroni doar ca niște bile mici încărcate? Două dungi iluminate opuse fantelor.

În realitate, pe ecran apare un model mult mai complex de dungi albe și negre alternative. Faptul este că atunci când trec prin fante, electronii încep să se comporte nu ca particule, ci ca unde (la fel cum fotonii, particulele de lumină, pot fi simultan unde). Apoi, aceste valuri interacționează în spațiu, slăbind și întărindu-se reciproc în unele locuri și, ca rezultat, pe ecran apare o imagine complexă a dungilor luminoase și întunecate.

În acest caz, rezultatul experimentului nu se schimbă, iar dacă electronii sunt trimiși prin fantă nu într-un flux continuu, ci individual, chiar și o particulă poate fi simultan o undă. Chiar și un electron poate trece simultan prin două fante (și aceasta este o altă poziție importantă a interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice - obiectele își pot prezenta simultan proprietățile materiale „obișnuite” și proprietățile undelor exotice).

Dar ce legătură are observatorul cu asta? În ciuda faptului că povestea lui deja complicată a devenit și mai complicată. Când, în experimente similare, fizicienii au încercat să detecteze cu ajutorul instrumentelor prin care fanteu electronul trecut efectiv, imaginea de pe ecran s-a schimbat dramatic și a devenit „clasică”: două zone iluminate opuse fantelor și fără dungi alternante.

Era ca și cum electronii nu ar fi vrut să-și arate natura ondulatorie sub privirea atentă a observatorului. Ne-am adaptat la dorința lui instinctivă de a vedea o imagine simplă și de înțeles. Misticism? Există o explicație mult mai simplă: nicio observare a sistemului nu poate fi efectuată fără influența fizică asupra acestuia. Dar vom reveni la asta puțin mai târziu.

Fullerenă încălzită

Experimentele privind difracția particulelor au fost efectuate nu numai pe electroni, ci și pe obiecte mult mai mari. De exemplu, fulerenele sunt molecule mari, închise, formate din zeci de atomi de carbon (de exemplu, o fulerenă cu șaizeci de atomi de carbon este foarte asemănătoare ca formă cu o minge de fotbal: o sferă goală, cusată împreună din pentagoane și hexagoane).

Recent, un grup de la Universitatea din Viena, condus de profesorul Zeilinger, a încercat să introducă un element de observație în astfel de experimente. Pentru a face acest lucru, au iradiat molecule de fuleren în mișcare cu un fascicul laser. Ulterior, încălzite de influența externă, moleculele au început să strălucească și, prin urmare, inevitabil au dezvăluit observatorului locul lor în spațiu.

Odată cu această inovație, s-a schimbat și comportamentul moleculelor. Înainte de începerea supravegherii totale, fulerenele au ocolit cu succes obstacolele (proprietățile undei expuse), cum ar fi electronii din exemplul anterior care trec printr-un ecran opac. Dar mai târziu, odată cu apariția unui observator, fulerenele s-au calmat și au început să se comporte ca niște particule de materie care respectă legea.

Dimensiunea de răcire

Una dintre cele mai faimoase legi ale lumii cuantice este principiul incertitudinii Heisenberg: este imposibil să se determine simultan poziția și viteza unui obiect cuantic. Cu cât măsurăm mai precis impulsul unei particule, cu atât mai puțin precis poate fi măsurată poziția acesteia. Dar efectele legilor cuantice care operează la nivelul particulelor mici sunt de obicei de neobservat în lumea noastră de macro-obiecte mari.

Prin urmare, cu atât mai valoroase sunt experimentele recente ale grupului profesorului Schwab din SUA, în care efectele cuantice au fost demonstrate nu la nivelul acelorași electroni sau molecule de fuleren (diametrul lor caracteristic este de aproximativ 1 nm), ci la un nivel ceva mai mare. obiect tangibil - o bandă minusculă de aluminiu.

Această bandă a fost asigurată pe ambele părți, astfel încât mijlocul ei să fie suspendat și să poată vibra sub influența externă. În plus, lângă bandă era un dispozitiv capabil să-și înregistreze poziția cu mare precizie.

Drept urmare, experimentatorii au descoperit două efecte interesante. În primul rând, orice măsurătoare a poziției obiectului sau observarea benzii nu a trecut fără a lăsa o urmă pentru ea - după fiecare măsurătoare, poziția benzii s-a schimbat. În linii mari, experimentatorii au determinat coordonatele benzii cu mare precizie și, prin urmare, conform principiului Heisenberg, i-au schimbat viteza și, prin urmare, poziția ulterioară.

În al doilea rând, și în mod destul de neașteptat, unele măsurători au dus și la răcirea benzii. Se pare că un observator poate schimba caracteristicile fizice ale obiectelor doar prin prezența sa. Sună complet incredibil, dar spre meritul fizicienilor, să spunem că nu au fost în pierdere - acum grupul profesorului Schwab se gândește la cum să aplice efectul descoperit la cipurile electronice răcite.

Particule de congelare

După cum știți, particulele radioactive instabile se descompun în lume nu numai de dragul experimentelor pe pisici, ci și complet pe cont propriu. În plus, fiecare particulă este caracterizată de o durată medie de viață, care, se pare, poate crește sub privirea atentă a observatorului.

Acest efect cuantic a fost prezis pentru prima dată în anii 1960, iar confirmarea sa genială experimentală a apărut într-o lucrare publicată în 2006 de grupul de fizician laureat al Nobel Wolfgang Ketterle de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts.

În această lucrare, am studiat dezintegrarea atomilor de rubidiu excitați instabili (desintegrarea în atomi de rubidiu în starea fundamentală și fotoni). Imediat după ce sistemul a fost pregătit și atomii au fost excitați, au început să fie observați - au fost iluminați cu un fascicul laser. În acest caz, observarea a fost efectuată în două moduri: continuu (pulsuri de lumină mici sunt furnizate constant sistemului) și pulsat (sistemul este iradiat din când în când cu impulsuri mai puternice).

Rezultatele obţinute au fost în acord excelent cu predicţiile teoretice. Influențele luminii exterioare încetinesc de fapt degradarea particulelor, ca și cum le-ar reveni la starea lor inițială, departe de degradare. Mai mult, amploarea efectului pentru cele două regimuri studiate coincide și cu previziunile. Și viața maximă a atomilor de rubidiu excitați instabili a fost prelungită de 30 de ori.

Mecanica cuantică și conștiința

Electronii și fulerenele încetează să-și mai manifeste proprietățile ondulatorii, plăcile de aluminiu se răcesc, iar particulele instabile îngheață în dezintegrarea lor: sub privirea omnipotentă a observatorului, lumea se schimbă. Ce nu este o dovadă a implicării minții noastre în lucrarea lumii din jurul nostru? Deci poate că Carl Jung și Wolfgang Pauli (fizician austriac, laureat al Premiului Nobel, unul dintre pionierii mecanicii cuantice) au avut dreptate când au spus că legile fizicii și ale conștiinței ar trebui considerate complementare?

Dar acesta este la doar un pas de recunoașterea de rutină: întreaga lume din jurul nostru este esența minții noastre. Înfiorător? („Chiar crezi că Luna există doar când te uiți la ea?” Einstein a comentat principiile mecanicii cuantice). Atunci să încercăm să apelăm din nou la fizicieni. Mai mult, în ultimii ani au devenit din ce în ce mai puțin îndrăgostiți de interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice cu prăbușirea sa misterioasă a unui val de funcție, care este înlocuită cu un alt termen destul de real și de încredere - decoerența.

Ideea este aceasta: în toate experimentele observaționale descrise, experimentatorii au influențat inevitabil sistemul. L-au iluminat cu un laser și au instalat instrumente de măsură. Și acesta este un principiu general, foarte important: nu puteți observa un sistem, nu puteți măsura proprietățile sale fără a interacționa cu el. Și acolo unde există interacțiune, există o schimbare a proprietăților. Mai mult, atunci când colosul obiectelor cuantice interacționează cu un sistem cuantic minuscul. Atât de veșnică, neutralitatea budistă a observatorului este imposibilă.

Acesta este exact ceea ce explică termenul „decoerență” - un proces ireversibil de încălcare a proprietăților cuantice ale unui sistem în timpul interacțiunii sale cu un alt sistem mai mare. În timpul unei astfel de interacțiuni, sistemul cuantic își pierde caracteristicile originale și devine clasic, „supunându-se” sistemului mare. Așa se explică paradoxul cu pisica lui Schrödinger: pisica este un sistem atât de mare încât pur și simplu nu poate fi izolată de lume. Experimentul gândirii în sine nu este în întregime corect.

În orice caz, în comparație cu realitatea ca act de creare a conștiinței, decoerența sună mult mai calmă. Poate chiar prea calm. La urma urmei, cu această abordare, întreaga lume clasică devine un mare efect de decoerență. Și conform autorilor uneia dintre cele mai serioase cărți din acest domeniu, din astfel de abordări rezultă, în mod logic, afirmații precum „nu există particule în lume” sau „nu există timp la un nivel fundamental”.

Observator creativ sau decoerență atotputernică? Trebuie să alegi între două rele. Dar amintiți-vă - acum oamenii de știință sunt din ce în ce mai convinși că baza proceselor noastre de gândire sunt aceleași efecte cuantice notorii. Așadar, acolo unde observația se termină și începe realitatea - fiecare dintre noi trebuie să aleagă.

În 1935, când mecanica cuantică și teoria generală a relativității a lui Einstein erau foarte tinere, nu atât de faimosul fizician sovietic Matvei Bronstein, la vârsta de 28 de ani, a făcut primul studiu detaliat al reconcilierii acestor două teorii în teoria cuantică a gravitaţie. Această „poate o teorie a întregii lumi”, așa cum a scris Bronstein, ar putea înlocui descrierea clasică a gravitației făcută de Einstein, în care este văzută ca curbe în continuumul spațiu-timp, și ar putea să o rescrie în limbaj cuantic, ca și restul fizicii.

Bronstein și-a dat seama cum să descrie gravitația în termeni de particule cuantificate, numite acum gravitoni, dar numai atunci când forța gravitației este slabă - adică (în relativitatea generală) atunci când spațiu-timp este atât de ușor curbat încât este în esență plat. Când gravitația este puternică, „situația este complet diferită”, a scris omul de știință. „Fără o revizuire profundă a conceptelor clasice, pare aproape imposibil să ne imaginăm o teorie cuantică a gravitației în acest domeniu.”

Cuvintele lui au fost profetice. Optzeci și trei de ani mai târziu, fizicienii încă încearcă să înțeleagă cum se manifestă curbura spațiu-timp la scară macroscopică, decurgând dintr-o imagine mai fundamentală și probabil cuantică a gravitației; Aceasta este poate cea mai profundă întrebare din fizică. Poate că, dacă ar exista o șansă, mintea strălucitoare a lui Bronstein ar grăbi procesul acestei căutări. Pe lângă gravitația cuantică, el a contribuit și la astrofizică și cosmologie, teoria semiconductoarelor, electrodinamica cuantică și a scris mai multe cărți pentru copii. În 1938, a căzut sub represiunile lui Stalin și a fost executat la vârsta de 31 de ani.

Căutarea unei teorii complete a gravitației cuantice este complicată de faptul că proprietățile cuantice ale gravitației nu se manifestă niciodată în experiența reală. Fizicienii nu văd cum descrierea lui Einstein a unui continuum spațial-timp neted sau aproximarea cuantică a lui Bronstein într-o stare ușor curbată este încălcată.

Problema este slăbiciunea extremă a forței gravitaționale. În timp ce particulele cuantificate care transmit forțe puternice, slabe și electromagnetice sunt atât de puternice încât leagă strâns materia în atomi și pot fi examinate literalmente sub o lupă, gravitonii individuali sunt atât de slabi încât laboratoarele nu au nicio șansă să le detecteze. Pentru a avea o probabilitate mare de a prinde un graviton, detectorul de particule ar trebui să fie atât de mare și masiv încât să se prăbușească într-o gaură neagră. Această slăbiciune explică de ce sunt necesare acumulări astronomice de masă pentru a influența alte corpuri masive prin gravitație și de ce vedem efecte gravitaționale la scari enorme.

Asta nu e tot. Universul pare a fi supus unui fel de cenzură cosmică: regiunile cu gravitație puternică – unde curbele spațiu-timp sunt atât de ascuțite încât ecuațiile lui Einstein se strică și natura cuantică a gravitației și spațiu-timpului trebuie să fie dezvăluită – se ascund întotdeauna în spatele orizontului găurilor negre.

„Chiar și în urmă cu câțiva ani, a existat un consens general că era cel mai probabil imposibil să se măsoare cuantizarea câmpului gravitațional în vreun fel”, spune Igor Pikovsky, fizician teoretician la Universitatea Harvard.

Acum, mai multe lucrări recente publicate în Physical Review Letters au schimbat asta. Aceste lucrări susțin că ar putea fi posibil să ajungem la gravitația cuantică - chiar și fără a ști nimic despre ea. Lucrările, scrise de Sugato Bose de la University College London și Chiara Marletto și Vlatko Vedral de la Universitatea din Oxford, propun un experiment tehnic provocator, dar fezabil, care ar putea confirma că gravitația este o forță cuantică ca toate celelalte, fără a necesita detectarea unui graviton. . Miles Blencowe, un fizician cuantic la Dartmouth College care nu a fost implicat în această lucrare, spune că un astfel de experiment ar putea dezvălui o semnătură clară a gravitației cuantice invizibile - „zâmbetul pisicii Cheshire”.

Experimentul propus va determina dacă două obiecte – grupul lui Bose intenționează să folosească o pereche de microdiamante – pot deveni încurcate mecanic cuantic unul cu celălalt prin atracție gravitațională reciprocă. Încurcarea este un fenomen cuantic în care particulele devin inseparabil împletite, împărtășind o singură descriere fizică care definește posibilele lor stări combinate. (Coexistența diferitelor stări posibile se numește „suprapunere” și definește un sistem cuantic.) De exemplu, o pereche de particule încurcate poate exista într-o suprapunere în care particula A are o probabilitate de 50 la sută să se rotească de jos în sus, iar particula B se va roti de sus în jos și cu o probabilitate de 50 la sută invers. Nimeni nu știe dinainte ce rezultat vei obține la măsurarea direcției de rotație a particulelor, dar poți fi sigur că va fi același pentru ele.

Autorii susțin că cele două obiecte din experimentul propus pot deveni încurcate în acest fel doar dacă forța care acționează între ele - în acest caz gravitația - este o interacțiune cuantică mediată de gravitoni, care pot susține suprapoziții cuantice. „Dacă experimentul este efectuat și se obține încurcarea, conform lucrării, putem concluziona că gravitația este cuantificată”, a explicat Blencowe.

Încurcă diamantul

Gravitația cuantică este atât de subtilă încât unii oameni de știință s-au îndoit de existența ei. Renumitul matematician și fizician Freeman Dyson, în vârstă de 94 de ani, a susținut încă din 2001 că universul ar putea susține un fel de descriere „dualistă” în care „câmpul gravitațional descris de teoria relativității generale a lui Einstein ar fi un câmp pur clasic, fără niciun comportament cuantic”. , în timp ce toată materia din acest continuum neted spațiu-timp va fi cuantificată de particule care respectă regulile probabilității.

Dyson, care a contribuit la dezvoltarea electrodinamicii cuantice (teoria interacțiunilor dintre materie și lumină) și este profesor emerit la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton, New Jersey, nu crede că gravitația cuantică este necesară pentru a descrie interioarele inaccesibile ale găurilor negre. . Și, de asemenea, crede că detectarea gravitonului ipotetic ar putea fi imposibilă în principiu. În acest caz, spune el, gravitația cuantică ar fi metafizică, nu fizică.

Nu este singurul sceptic. Celebrul fizician englez Sir Roger Penrose și savantul maghiar Lajos Diosi au propus în mod independent că spațiu-timpul nu poate suporta suprapuneri. Ei cred că natura sa netedă, rigidă, fundamental clasică îl împiedică să se îndoaie în două căi posibile simultan - și această rigiditate este cea care duce la prăbușirea suprapunerilor sistemelor cuantice precum electronii și fotonii. „Decoerența gravitațională”, în opinia lor, permite să apară o realitate unică, solidă, clasică, care poate fi simțită la scară macroscopică.

Capacitatea de a găsi „zâmbetul” gravitației cuantice ar părea să respingă argumentul lui Dyson. De asemenea, distruge teoria decoerenței gravitaționale, arătând că gravitația și spațiu-timp suportă de fapt suprapozițiile cuantice.

Propunerile lui Bose și Marletto au apărut simultan și complet întâmplător, deși experții notează că reflectă spiritul vremurilor. Laboratoarele experimentale de fizică cuantică din întreaga lume pun obiecte microscopice din ce în ce mai mari în suprapoziții cuantice și optimizează protocoalele pentru testarea încurcăturii a două sisteme cuantice. Experimentul propus ar trebui să combine aceste proceduri, necesitând în același timp îmbunătățiri suplimentare ale dimensiunii și sensibilității; poate că va dura zece ani. „Dar nu există o fundătură fizică”, spune Pikovsky, care explorează și modul în care experimentele de laborator ar putea sonda fenomenele gravitaționale. „Cred că este dificil, dar nu imposibil.”

Acest plan este subliniat mai detaliat în lucrarea lui Bose et al - Ocean's Eleven Experts for Different Stages of the Proposal. De exemplu, în laboratorul său de la Universitatea din Warwick, coautorul Gavin Morley lucrează la primul pas, încercând să pună un microdiamant într-o suprapunere cuantică în două locuri. Pentru a face acest lucru, el va limita un atom de azot în microdiamant, lângă un loc liber în structura diamantului (așa-numitul centru NV, sau vacant substituit cu azot în diamant) și îl va încărca cu un impuls de microunde. Un electron care se rotește în jurul centrului NV absoarbe simultan lumina și nu, iar sistemul intră într-o suprapunere cuantică a două direcții de rotație - în sus și în jos - ca un vârf care se rotește în sensul acelor de ceasornic cu o anumită probabilitate și în sens invers acelor de ceasornic cu o anumită probabilitate. Un microdiamant încărcat cu acest spin de suprapunere este supus unui câmp magnetic care face ca rotația de sus să se miște la stânga și cea de jos spre dreapta. Diamantul în sine se împarte într-o suprapunere a două traiectorii.

Într-un experiment complet, oamenii de știință ar face toate acestea cu două diamante - roșu și albastru, de exemplu - plasate unul lângă altul într-un vid ultra-rece. Când capcana care le ține este oprită, cele două microdiamante, fiecare într-o suprapunere de două poziții, vor cădea vertical în vid. Pe măsură ce diamantele cad, vor simți gravitatea fiecăruia dintre ele. Cât de puternică va fi atracția lor gravitațională?

Dacă gravitația este o forță cuantică, răspunsul este: depinde. Fiecare componentă a suprapunerii diamantului albastru va experimenta o atracție mai puternică sau mai slabă față de diamantul roșu, în funcție de faptul că acesta din urmă se află într-o ramură a suprapunerii care este mai aproape sau mai îndepărtată. Iar gravitația pe care o va simți fiecare componentă a suprapunerii diamantului roșu depinde în același mod de starea diamantului albastru.

În fiecare caz, diferite grade de atracție gravitațională acționează asupra componentelor în evoluție ale suprapunerilor de diamant. Cele două diamante devin interdependente deoarece stările lor pot fi determinate doar în combinație - dacă asta înseamnă că - așa că în cele din urmă direcțiile de spin ale celor două sisteme de centri NV se vor corela.

După ce microdiamantele cad unul lângă altul timp de trei secunde – suficient de lung pentru a se încurca în gravitație – ele vor trece printr-un alt câmp magnetic, care va aduce ramurile fiecărei suprapoziții înapoi împreună. Pasul final al experimentului este protocolul de martor întanglement, dezvoltat de fizicianul danez Barbara Theral și alții: diamantele albastre și roșii intră în diferite dispozitive care măsoară direcțiile de rotație ale sistemelor centrale NV. (Măsurarea face ca suprapozițiile să se prăbușească în anumite stări.) Cele două rezultate sunt apoi comparate. Efectuând experimentul din nou și din nou și comparând multe perechi de măsurători de spin, oamenii de știință pot determina dacă spinurile a două sisteme cuantice s-au corelat efectiv între ele mai des decât limita superioară pentru obiectele care nu sunt încurcate mecanic cuantic. Dacă da, gravitația încurcă de fapt diamantele și poate susține suprapuneri.

„Ceea ce este interesant la acest experiment este că nu trebuie să știi ce este teoria cuantică”, spune Blencowe. „Tot ceea ce este necesar este să spunem că există un aspect cuantic al acestei regiuni care este mediat de forța dintre două particule.”

Există o mulțime de dificultăți tehnice. Cel mai mare obiect pus în suprapunere în două locuri înainte a fost o moleculă de 800 de atomi. Fiecare microdiamant conține mai mult de 100 de miliarde de atomi de carbon - suficienți pentru a acumula o forță gravitațională vizibilă. Desfacerea naturii sale mecanice cuantice va necesita temperaturi scăzute, viduri adânci și control precis. „Este multă muncă pentru a pune în funcțiune suprapunerea inițială”, spune Peter Barker, parte a echipei experimentale care rafinează tehnicile de răcire cu laser și de captare a microdiamantului. Dacă acest lucru ar putea fi făcut cu un diamant, adaugă Bose, „al doilea nu ar fi o problemă”.

Ce este unic la gravitație?

Cercetătorii gravitației cuantice nu au nicio îndoială că gravitația este o interacțiune cuantică care poate provoca încurcare. Desigur, gravitația este oarecum unică și mai sunt multe de învățat despre originile spațiului și timpului, dar mecanica cuantică ar trebui să fie implicată cu siguranță, spun oamenii de știință. „Într-adevăr, ce rost are o teorie în care cea mai mare parte a fizicii este cuantică, iar gravitația este clasică”, spune Daniel Harlow, cercetător al gravitației cuantice la MIT. Argumentele teoretice împotriva modelelor mixte cuantico-clasice sunt foarte puternice (deși nu sunt concludente).

Pe de altă parte, teoreticienii au greșit înainte. „Dacă poți verifica, de ce nu? Dacă acest lucru îi închide pe acești oameni care pun la îndoială natura cuantică a gravitației, ar fi grozav”, spune Harlow.

După ce a citit lucrările, Dyson a scris: „Experimentul propus este cu siguranță de mare interes și necesită desfășurarea în condițiile unui sistem cuantic real”. Cu toate acestea, el observă că liniile de gândire ale autorilor despre câmpurile cuantice diferă de ale lui. „Nu este clar pentru mine dacă acest experiment poate rezolva problema existenței gravitației cuantice. Întrebarea pe care o puneam – dacă se observă un singur graviton – este o întrebare diferită și poate avea un răspuns diferit.”

Linia de gândire a lui Bose, Marletto și a colegilor lor asupra gravitației cuantificate provine din munca lui Bronstein încă din 1935. (Dyson a numit lucrarea lui Bronstein „o lucrare frumoasă” pe care nu o văzuse înainte). În special, Bronstein a arătat că gravitația slabă generată de masa scăzută poate fi aproximată prin legea gravitației lui Newton. (Aceasta este forța care acționează între suprapuneri de microdiamante). Potrivit lui Blencowe, calculele gravitației cuantificate slabe nu au fost efectuate în mod deosebit, deși sunt cu siguranță mai relevante decât fizica găurilor negre sau a Big Bang-ului. El speră că noua propunere experimentală îi va încuraja pe teoreticieni să caute perfecționări subtile ale aproximării lui Newton, pe care viitoarele experimente pe masă ar putea încerca să le testeze.

Leonard Susskind, un renumit teoretician al gravitației cuantice și al corzilor de la Universitatea Stanford, a văzut valoarea experimentului propus deoarece „oferă observații ale gravitației într-o nouă gamă de mase și distanțe”. Dar el și alți cercetători au subliniat că microdiamantele nu pot dezvălui nimic despre întreaga teorie a gravitației cuantice sau spațiu-timp. El și colegii săi ar dori să înțeleagă ce se întâmplă în centrul unei găuri negre și în momentul Big Bang-ului.

Poate că un indiciu de ce cuantificarea gravitației este mult mai dificilă decât orice altceva este că alte forțe ale naturii au ceea ce se numește „localitate”: particulele cuantice dintr-o regiune a câmpului (fotonii dintr-un câmp electromagnetic, de exemplu) sunt „independente de alte entități fizice din altă regiune a spațiului”, spune Mark van Raamsdonk, un teoretician al gravitației cuantice la Universitatea din Columbia Britanică. „Dar există o mulțime de dovezi teoretice că gravitația nu funcționează în acest fel”.

În cele mai bune modele sandbox ale gravitației cuantice (cu geometrii spațiu-timp simplificate), este imposibil să presupunem că panglica de țesătură spațiu-timp este împărțită în piese tridimensionale independente, spune van Raamsdonk. În schimb, teoria modernă sugerează că componentele fundamentale ale spațiului sunt „organizate mai degrabă într-o manieră bidimensională”. Țesătura spațiu-timpului ar putea fi ca o hologramă sau un joc video. „Deși imaginea este tridimensională, informațiile sunt stocate pe un cip de computer bidimensional.” În acest caz, lumea tridimensională ar fi o iluzie în sensul că diferitele sale părți nu sunt atât de independente. Într-o analogie cu un joc video, câțiva biți de pe un cip bidimensional pot codifica funcții globale ale întregului univers de joc.

Și această diferență contează atunci când încercați să creați o teorie cuantică a gravitației. Abordarea obișnuită pentru cuantificarea ceva este de a identifica părțile sale independente - particule, de exemplu - și apoi de a le aplica mecanica cuantică. Dar dacă nu definiți componentele potrivite, ajungeți cu ecuații greșite. Cuantificarea directă a spațiului tridimensional pe care a vrut să o facă Bronstein funcționează într-o oarecare măsură cu gravitație slabă, dar se dovedește a fi inutilă atunci când spațiu-timp este foarte curbat.

Unii experți spun că a fi martor la „zâmbetul” gravitației cuantice ar putea duce la motivarea acestui tip de raționament abstract. La urma urmei, chiar și cele mai puternice argumente teoretice despre existența gravitației cuantice nu sunt susținute de fapte experimentale. Când van Raamsdonk își explică cercetarea la un colocviu științific, spune el, de obicei începe cu o poveste despre modul în care gravitația trebuie regândită cu mecanica cuantică, deoarece descrierea clasică a spațiu-timpului se descompune cu găurile negre și Big Bang.

„Dar dacă faci acest experiment simplu și arăți că câmpul gravitațional era în suprapunere, eșecul descrierii clasice devine evident. Pentru că va exista un experiment care implică faptul că gravitația este cuantică.”

Pe baza materialelor din revista Quanta

VKontakte Facebook Odnoklassniki

Când particulele de înaltă energie interacționează la un ciocnitor, se formează un număr mare de particule diferite

Acest proces se numește producție multiplă, iar diferitele sale caracteristici sunt prezise folosind teoria interacțiunilor puternice - cromodinamica cuantică (QCD). Cu toate acestea, rezultatele recentelor experimente similare de la LHC (Large Hadron Collider) nu coincid cu predicțiile modelelor construite din rezultatele experimentelor anterioare la alte acceleratoare. Nick Brooke, profesor la Universitatea din Bristol și unul dintre experții de top în domeniul studierii producției de particule multiple, a vorbit la Conferința de la Ginzburg despre posibilele motive pentru această discrepanță și despre deschiderea orizontului noii fizicii experimentale de înaltă energie.

Tehnica a două proiecte experimentale care au loc la LHC este ideală pentru identificarea particulelor născute. Acestea sunt proiectul ALICE (A Large Ion Collider Experiment), optimizat pentru studiul coliziunilor ionilor grei, și LHCb, conceput pentru a studia mezonii B - particule care conțin un cuarc „frumos”. Și informațiile despre nașterea particulelor în sine sunt o bază necesară pentru dezvoltarea ulterioară a QCD. Nick Brooke comentează: „Distribuțiile observate ale particulelor caracterizează starea hadronică a materiei și sunt sensibile la cromodinamica cuantică de bază a interacțiunilor proton-proton. ALICE, ATLAS și CMS au măsurat deja distribuțiile de particule în regiunea centrală de interacțiune, iar geometria LHCb ne permite să urmărim dinamica coliziunilor în regiunea îndepărtată. Acest lucru ne oferă informații foarte necesare pentru a dezvolta modele și pentru a îmbunătăți generatoarele de evenimente Monte Carlo.”

Cromodinamica cuantică a apărut în anii 70 ai secolului trecut ca o teorie microscopică care descrie interacțiunea puternică la scară subhadronică, care implică quarci, gluoni și particule compuse din aceștia - hadroni, inclusiv protoni și neutroni ai nucleului atomic legați printr-o interacțiune puternică. Postulatul de bază al cromodinamicii cuantice atribuie tuturor quarcilor un număr cuantic special, numit încărcătură de culoare sau culoare. Un astfel de cuvânt familiar nu are nimic de-a face cu caracteristicile optice obișnuite, dar subliniază succint faptul că în natură quarcii se găsesc numai sub formă de combinații incolore - hadroni, formați din trei quarci (amintiți-vă de analogia: roșu, verde și albastru). se adună până la alb) sau gluoni dintr-un cuarc și un antiquarc cu un anticolor.

Predicțiile QCD despre parametrii producției de particule multiple sunt date fie sub formă analitică, fie sub formă de calcule numerice computerizate folosind modele Monte Carlo, care pot fi comparate în detaliu cu datele experimentale. Aceste modele sunt numite generatoare de evenimente în sensul că probabilitatea de apariție a anumitor fenomene în aceste calcule computerizate este considerată a fi proporțională cu probabilitatea evenimentului corespunzător din lumea reală. Toate aceste modele au funcționat bine în acord cu experimentele anterioare la alte acceleratoare și chiar au avut o oarecare putere de predicție, dar nu coincid încă cu noile rezultate obținute la LHC.

Profesorul FIAN și cercetător principal în sectorul fizicii energiilor înalte Andrei Leonidov comentează: „Studiul producției multiple la energii mari este una dintre problemele fizice fundamentale, iar raportul lui Brook a fost dedicat șirului de informații experimentale care au fost acumulate la LHC. ciocnitor. A apărut o situație foarte interesantă: modelele existente nu descriu multe proprietăți esențiale ale evenimentelor. Designul lor tipic combină cumva fizica jeturilor hadronice moi și a radiațiilor hadronice dure și ei înșiși au fost calibrați pentru a descrie cu succes FNAL, acceleratorul anterior. Drept urmare, nu a existat literalmente un singur grafic în acest raport în care teoria să coincidă cu noul experiment. Adică, modelele moderne nu descriu deloc multe proprietăți ale nașterilor multiple.”

Astfel, profesorul Brook a vorbit despre discrepanțe între predicții și datele reale privind apariția particulelor cu quarci „ciudați” în compoziția lor sau încălcări ale raportului dintre materia barionică și antibarionică. Dar toate aceste inconsecvențe, așa cum a subliniat Brook, nu le oferă cercetătorilor decât o mână liberă și arată încă o dată structura complexă a QCD. La urma urmei, noile date pot ajuta la îmbunătățirea modelelor de generatoare de evenimente, producție de particule moi, coliziuni cu mai multe particule și multe alte fenomene.

Andrei Leonidov este, de asemenea, de acord cu optimismul fizicianului englez: „Toate modelele anterioare din noile experimente s-au dovedit a fi nereușite în diferite grade, iar acest lucru creează un domeniu interesant de studiu. Dar aceleași modele au fost puse cap la cap dintr-un motiv: acesta este cel mai bun lucru pe care umanitatea îl poate oferi pe această temă. Nu este ca și cum unii provincie au scris ceva acolo și este folosit accidental la LHC. LHC folosește tot ce este mai bun disponibil și acest lucru bun încă nu funcționează bine. Și acest subiect este foarte important, deoarece procesele de naștere multiple apar în mod constant în ciocnitor. Acestea sunt procese dominante cu o secțiune transversală mare și pot influența toate celelalte procese și le determină fondul. În plus, este fundamental și interesant. Deci nu este nimic trist, așteptăm noi rezultate!”

Când particulele de înaltă energie se ciocnesc, se observă crearea multiplă de noi particule

Acest postulat a fost dovedit experimental de către fizicienii din multe laboratoare din întreaga lume, oricât de ciudat ar suna.Poate suna neobișnuit acum, dar fizica cuantică a început să demonstreze adevărul vechii antichități: „Viața ta este acolo unde îți este atenția.” În special, faptul că o persoană, cu atenția sa, influențează lumea materială înconjurătoare, predetermina realitatea pe care o percepe.

Încă de la începuturile sale, fizica cuantică a început să schimbe radical ideea de microlume și de om, începând din a doua jumătate a secolului al XIX-lea, cu declarația lui William Hamilton despre natura ondulatorie a luminii și continuând cu evoluția avansată. descoperiri ale oamenilor de știință moderni. Fizica cuantică are deja o mulțime de dovezi că microlumea „trăiește” conform unor legi complet diferite ale fizicii, că proprietățile nanoparticulelor diferă de lumea familiară oamenilor, că particulele elementare interacționează cu ea într-un mod special.
La mijlocul secolului al XX-lea, Klaus Jenson a obținut un rezultat interesant în timpul experimentelor: în timpul experimentelor fizice, particulele subatomice și fotonii au răspuns cu precizie atenției umane, ceea ce a condus la rezultate finale diferite. Adică, nanoparticulele au reacționat la ceea ce cercetătorii își concentrau atenția în acel moment. De fiecare dată acest experiment, devenit deja un clasic, surprinde oamenii de știință. A fost repetat de multe ori în multe laboratoare din întreaga lume, iar de fiecare dată rezultatele acestui experiment sunt identice, ceea ce confirmă valoarea și fiabilitatea sa științifică.
Deci, pentru acest experiment, pregătiți o sursă de lumină și un ecran (o placă impenetrabilă fotonilor), care are două fante. Dispozitivul, care este sursa de lumină, „trage” fotoni în impulsuri individuale.

Fotografie 1.
Un ecran special cu două fante a fost plasat în fața hârtiei fotografice speciale. După cum era de așteptat, pe hârtia fotografică au apărut două dungi verticale - urme de fotoni care au iluminat hârtia în timp ce treceau prin aceste fante. Desigur, progresul experimentului a fost monitorizat.

Fotografie 2.
Când cercetătorul a pornit aparatul și a plecat pentru o vreme, întorcându-se în laborator, a fost incredibil de surprins: pe hârtia fotografică fotonii au lăsat o imagine complet diferită - în loc de două dungi verticale, erau multe.

Foto 3.
Cum s-ar putea întâmpla asta? Urmele lăsate pe hârtie erau caracteristice unui val care a trecut prin crăpături. Cu alte cuvinte, a fost observat un model de interferență.

Fotografie 4.
Un experiment simplu cu fotoni a arătat că atunci când este observată (în prezența unui dispozitiv detector, sau observator), unda se transformă într-o stare de particule și se comportă ca o particulă, dar, în absența unui observator, se comportă ca o undă. S-a dovedit că, dacă nu faceți observații în acest experiment, hârtia fotografică arată urme de unde, adică este vizibil un model de interferență. Acest fenomen fizic a ajuns să fie numit „efectul de observator”.

Experimentul cu particule descris mai sus se aplică și la întrebarea „Există un Dumnezeu?” Pentru că dacă, cu atenția vigilentă a Observatorului, ceva care are o natură ondulatorie poate rămâne în starea materiei, reacționând și schimbându-și proprietățile, atunci cine observă cu atenție întregul Univers? Cine menține toată materia într-o stare stabilă cu atenția lor De îndată ce o persoană în percepția sa are presupunerea că poate trăi într-o lume calitativ diferită (de exemplu, în lumea lui Dumnezeu), abia atunci el, persoana? , începe să-și schimbe vectorul de dezvoltare în această latură, iar șansele de a supraviețui acestei experiențe cresc de multe ori. Adică este suficient să admiti pur și simplu posibilitatea unei astfel de realități pentru tine. În consecință, de îndată ce o persoană acceptă posibilitatea de a dobândi o astfel de experiență, începe efectiv să o dobândească. Acest lucru este confirmat în cartea „AllatRa” de Anastasia Novykh:

„Totul depinde de Observatorul însuși: dacă o persoană se percepe pe sine ca o particulă (un obiect material care trăiește în conformitate cu legile lumii materiale), el va vedea și percepe lumea materiei; dacă o persoană se percepe pe sine ca un val (experiențe senzoriale, o stare extinsă de conștiință), atunci percepe lumea lui Dumnezeu și începe să o înțeleagă, să trăiască după ea.”
În experimentul descris mai sus, observatorul influențează în mod inevitabil cursul și rezultatele experimentului. Adică, apare un principiu foarte important: este imposibil să observi, să măsori și să analizezi un sistem fără a interacționa cu el. Acolo unde există interacțiune, există o schimbare a proprietăților.
Înțelepții spun că Dumnezeu este peste tot. Confirmă observațiile nanoparticulelor această afirmație? Nu sunt aceste experimente o confirmare că întregul Univers material interacționează cu El în același mod în care, de exemplu, Observatorul interacționează cu fotonii? Nu arată această experiență că tot ceea ce este îndreptată atenția Observatorului este pătruns de el? Într-adevăr, din punctul de vedere al fizicii cuantice și al principiului „Efectului de observator”, acest lucru este inevitabil, deoarece în timpul interacțiunii sistemul cuantic își pierde caracteristicile originale, schimbându-se sub influența unui sistem mai mare. Adică, ambele sisteme, schimbând reciproc energie și informații, se modifică reciproc.

Dacă dezvoltăm această întrebare în continuare, se dovedește că Observatorul predetermina realitatea în care trăiește atunci. Acest lucru se manifestă ca o consecință a alegerii sale. În fizica cuantică există conceptul de realități multiple, când Observatorul se confruntă cu mii de realități posibile până când face alegerea sa finală, alegând astfel doar una dintre realități. Iar atunci când își alege propria realitate pentru sine, se concentrează asupra ei și aceasta se manifestă pentru el (sau el pentru ea?).
Și din nou, ținând cont de faptul că o persoană trăiește în realitatea pe care el însuși o susține cu atenția sa, ajungem la aceeași întrebare: dacă toată materia din Univers se bazează pe atenție, atunci Cine ține Universul însuși cu atenția sa? Nu dovedește acest postulat existența lui Dumnezeu, Cel care poate contempla întreaga imagine?

Nu indică asta că mintea noastră este direct implicată în funcționarea lumii materiale? Wolfgang Pauli, unul dintre fondatorii mecanicii cuantice, a spus odată: „ Legile fizicii și ale conștiinței trebuie privite ca fiind complementare" Se poate spune că domnul Pauli a avut dreptate. Acest lucru este deja foarte aproape de recunoașterea la nivel mondial: lumea materială este o reflectare iluzorie a minții noastre, iar ceea ce vedem cu ochii noștri nu este de fapt realitatea. Atunci ce este realitatea? Unde se află și cum îl pot găsi?
Din ce în ce mai mulți oameni de știință sunt înclinați să creadă că gândirea umană este, de asemenea, supusă proceselor efectelor cuantice notorii. A trăi într-o iluzie desenată de minte sau a descoperi realitatea pentru sine - asta alege fiecare pentru sine. Vă putem recomanda doar să citiți cartea AllatRa, care a fost citată mai sus. Această carte nu numai că dovedește științific existența lui Dumnezeu, dar oferă și explicații detaliate ale tuturor realităților, dimensiunilor existente și chiar dezvăluie structura structurii energetice umane. Puteți descărca această carte complet gratuit de pe site-ul nostru făcând clic pe citatul de mai jos sau accesând secțiunea corespunzătoare a site-ului.

Obiectivele lecției:

Educativ: să-și formeze elevilor o idee despre efectul fotoelectric și să studieze legile acestuia la care se supune; testați legile efectului fotoelectric folosind un experiment virtual.

Dezvoltare: dezvoltarea gândirii logice.

Educativ: promovarea sociabilității (capacitatea de a comunica), atenție, activitate, simțul responsabilității, insuflarea interesului pentru subiect.

Progresul lecției

I. Moment organizatoric.

– Subiectul lecției de astăzi este „Efectul foto”.

Când luăm în considerare acest subiect interesant, continuăm să studiem secțiunea „Fizica cuantică”, vom încerca să aflăm ce efect are lumina asupra materiei și de ce depinde acest efect. Dar mai întâi, vom trece în revistă materialul abordat în ultima lecție, fără de care va fi dificil de înțeles complexitățile efectului foto. În ultima lecție ne-am uitat la ipoteza lui Planck.

Care este cantitatea minimă de energie pe care o poate emite și absorbi un sistem? (cuantic)

Cine a introdus primul conceptul de „cuantum energetic” în știință? (M. Planck)

O explicație a dependenței experimentale a contribuit la apariția fizicii cuantice? (legea radiației solidelor încălzite)

Ce culoare vedem într-un corp complet negru? (orice culoare in functie de temperatura)

III. Învățarea de materiale noi

La începutul secolului al XX-lea s-a născut teoria cuantică - teoria mișcării și interacțiunii particulelor elementare și a sistemelor formate din ele.

Pentru a explica legile radiației termice, M. Planck a sugerat că atomii emit energie electromagnetică nu continuu, ci în porțiuni separate - cuante. Energia fiecărei astfel de porțiuni este determinată de formula E = h, Unde
-constanta lui Planck; v este frecvența undei luminoase.

O altă confirmare a corectitudinii teoriei cuantice a fost explicația lui Albert Einstein în 1905. fenomen efect fotoelectric

Efect foto– fenomenul de ejectare a electronilor din substanțe solide și lichide sub influența luminii.

Tipuri de EFECT FOTO:

1. Efectul fotoelectric extern este emisia de electroni de către o substanță sub influența radiației electromagnetice. Efectul fotoelectric extern se observă în solide și, de asemenea, în gaze.

2. Efectul fotoelectric intern este radiația electromagnetică care provoacă tranziția electronilor în interiorul unui conductor sau dielectric din stările legate la cele libere fără a scăpa în exterior.

3. Efect fotoelectric supapă - aspectul foto - emf. la iluminarea contactului a doi semiconductori diferiți sau a unui semiconductor și a unui metal.

Efect fotoelectric a fost descoperit în 1887 de un fizician german G. Hertz iar în 1888–1890 a fost studiat experimental de A.G. Stoletov. Cel mai complet studiu al fenomenului efectului fotoelectric a fost realizat de F. Lenard în 1900. Până atunci, electronul fusese deja descoperit (1897, J. Thomson), și a devenit clar că efectul fotoelectric (sau mai precis, efectul fotoelectric extern) constă în ejectarea electronilor dintr-o substanță sub influența luminii incidente asupra acesteia.

Studiul efectului fotoelectric.

Primele experimente asupra efectului fotoelectric au fost începute de Stoletov deja în februarie 1888.

Experimentele au folosit o sticlă de vid de sticlă cu doi electrozi metalici, a căror suprafață a fost curățată temeinic. S-a aplicat o oarecare tensiune electrozilor U, a cărui polaritate ar putea fi schimbată folosind o tastă dublă. Unul dintre electrozi (catodul K) a fost iluminat printr-o fereastră de cuarț cu lumină monocromatică de o anumită lungime de undă. La un flux luminos constant, a fost luată dependența puterii fotocurentului eu de la tensiunea aplicată.

Legile efectului fotoelectric

Fotocurentul de saturație este direct proporțional cu fluxul de lumină incidentă.

energia cinetică maximă a fotoelectronilor crește liniar cu frecvența luminii și nu depinde de intensitatea acesteia.

Pentru fiecare substanță există o frecvență setată minimă, numită limita roșie a efectului fotoelectric, sub care efectul fotoelectric este imposibil.

Conform ipotezei lui M. Planck, o undă electromagnetică este formată din fotoni individuali, iar radiația are loc discontinuu - cuante, fotoni. Astfel, absorbția luminii trebuie să se producă și în mod discontinuu - fotonii își transferă energia către atomii și moleculele întregii substanțe.

– Ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric

mv 2 /2 = eU 0 – valoarea maximă a energiei cinetice a fotoelectronului;

– frecvența minimă a luminii la care este posibil efectul fotoelectric;

V max = hc/ Aout – frecvența maximă a luminii la care efectul fotoelectric este posibil

- chenar roșu cu efect foto

- impulsul fotonului

Conversație cu clarificarea termenilor și conceptelor.

Fenomenul unei substanțe care emite electroni sub influența luminii se numește...

Numărul de electroni emiși de lumină de la suprafața unei substanțe în 1 s este direct proporțional cu...

Energia cinetică a fotoelectronilor crește liniar cu ... și nu depinde de ...

Pentru fiecare substanță există o frecvență minimă a luminii la care efectul fotoelectric este încă posibil. Această frecvență se numește...

Lucrul care trebuie făcut pentru a îndepărta electronii de pe suprafața unei substanțe se numește...

Ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric (formulare)...

IV. Consolidarea și generalizarea cunoștințelor.

Problema 1. Care este frecvența cea mai joasă a luminii la care efectul fotoelectric este încă observat dacă funcția de lucru a unui electron din metal este 3,3 * 10 -19 J?

Sarcina 2. Determinați energia, masa și impulsul fotonului corespunzătoare celor mai lungi și scurte unde din spectrul vizibil?

Soluţie:

Problema 3. Aflați pragul efectului fotoelectric pentru potasiu dacă funcția de lucru A = 1,32 EV?

Soluţie:

În ecuația lui Einstein

Folosind formulele pe care le-ați notat, rezolvați următoarele probleme pe cont propriu.

Funcția de lucru pentru materialul plăcii este de 4 eV. Placa este iluminată cu lumină monocromatică. Care este energia fotonilor luminii incidente dacă energia cinetică maximă a fotoelectronilor este de 2,5 eV?

O placă de nichel este expusă la radiații electromagnetice cu o energie fotonică de 8 eV. În acest caz, ca urmare a efectului fotoelectric, din placă sunt emiși electroni cu o energie maximă de 3 eV. Care este funcția de lucru a electronilor din nichel?

Un flux de fotoni cu o energie de 12 eV scoate fotoelectronii din metal, a căror energie cinetică maximă este de 2 ori mai mică decât funcția de lucru. Determinați funcția de lucru pentru metalul dat.

Funcția de lucru a unui electron care părăsește un metal. Aflați lungimea de undă maximă a radiației care poate elimina electronii.

Determinați funcția de lucru a electronilor din metal dacă limita roșie a efectului fotoelectric este de 0,255 µm.

Pentru unele metale, limita roșie a efectului fotoelectric este lumina cu o frecvență . Determinați energia cinetică pe care o vor dobândi electronii sub influența radiației cu o lungime de undă

Pregătiți o prezentare pe tema „Aplicarea efectului fotoelectric”