Hadiah Nobel dalam Fisika diberikan kepada tiga ilmuwan yang menemukan efek kuantum aneh pada skala besar
2025 Hadiah Nobel dalam fisika telah diberikan kepada trio peneliti untuk menemukan mekanika kuantum Pada skala yang sama sekali baru – satu cukup besar untuk dipegang di tangan Anda.
John Clarke dari University of California, Berkeley, Michel H. Devour dari Universitas Yale dan Universitas California, Santa Barbara, dan John M. Martinis dari University of California, Santa Barbara, menerima hadiah bergengsi “untuk penemuan tunneling mekanik kuantum makroskopis dan kuantisasi energi di sirkuit listrik.”
“Sederhananya, itu adalah kejutan hidup saya,” kata Clarke melalui telepon di konferensi pers. “Aku benar -benar terpana, tentu saja. Tidak pernah terpikir olehku dengan cara apa pun bahwa ini mungkin menjadi dasar dari Hadiah Nobel.”
Dia mengatakan bahwa penemuannya (yang mendasari microchip canggih yang ada dalam banyak teknologi modern, termasuk smartphone) digunakan untuk pengembangan lebih lanjut komputer kuantum.
Clarke, Devoret dan Martinis melakukan percobaan di mana mereka dapat menunjukkan tunneling mekanik kuantum dan tingkat energi yang dikuantisasi dalam sirkuit listrik “cukup besar untuk dipegang di tangan Anda,” menurut a penyataan Dirilis oleh Royal Swedia Academy of Sciences.
Tunneling kuantum memungkinkan partikel untuk melewati hambatan yang tampaknya tidak bisa dilewati. Ini karena dalam partikel fisika kuantum ada sebagai gelombang dan partikel secara bersamaan; Gelombang tersebut adalah probabilitas yang diproyeksikan dari partikel yang ada di ruang tertentu.
Sama seperti gelombang yang menghancurkan pangkal paha di laut akan menghasilkan gelombang yang lebih kecil yang merambat ke sisi lain, partikel yang ada sebagai gelombang juga memiliki beberapa kemungkinan yang ada di sisi lain penghalang. Kemampuan inilah yang memungkinkan elektron melompat di antara lapisan material yang seharusnya tidak dapat dilewati, setidaknya menurut hukum fisik skala besar.
Sebelum penemuan para peneliti, tunneling kuantum telah diamati pada partikel tunggal, tetapi fisikawan segera bertanya -tanya apakah banyak partikel dapat terowongan sekaligus. Salah satu cara ini bisa dilakukan adalah dengan membuat bahan menjadi sangat dingin, mengubahnya menjadi superkonduktor dengan mendorong elektron untuk mengikat bersama menjadi apa yang disebut “Cooper berpasangan. “
Pasangan Cooper mengikuti aturan mekanik kuantum yang berbeda dari elektron kesepian. Alih -alih menumpuk satu sama lain untuk membentuk cangkang energi, mereka bertindak seperti partikel cahaya, atau foton, jumlah yang tak terbatas dapat menempati titik yang sama di ruang angkasa pada saat yang sama. Jika cukup dari pasangan Cooper ini dibuat di seluruh material, mereka menjadi superfluida, mengalir tanpa kehilangan energi dari resistivitas listrik.
Untuk membuat penemuan mereka, para peneliti mengapit dua superkonduktor antara penghalang isolasi tipis – menciptakan pengaturan eksperimental yang dikenal sebagai Josephson Junction. Bekerja bersama pada pertengahan 1980-an, para ilmuwan menyaring persimpangan Josephson mereka sendiri dari gangguan sebelum memberi makan arus listrik yang lemah ke dalamnya.
Awalnya tegangan melintasi sirkuit ini adalah nol, menunjukkan bahwa tidak ada arus yang mengalir melalui penghalang. Tetapi mengulangi percobaan mereka beberapa kali, para peneliti segera menemukan bahwa tegangan memang muncul di seluruh peralatan di berbagai titik waktu. Ini menunjukkan bahwa elektron memang tunneling melintasi sistem, bertindak sebagai partikel berskala besar tunggal.
Memecat gelombang mikro yang diserap oleh elektron menunjukkan bahwa, meskipun keadaan kolektif mereka makroskopik, elektron berpasangan cooper memiliki tingkat energi yang terpisah dan terkuantisasi.
Penemuan ini memiliki sejumlah aplikasi praktis dalam fisika dan seterusnya. Sistem kolektif disebut sebagai atom buatan, dari mana banyak percobaan dan teknologi kuantum telah dikembangkan.
“Sungguh luar biasa bisa merayakan cara mekanika kuantum yang berusia seabad terus-menerus menawarkan kejutan baru,” Olle ErikssonKetua Komite Fisika Nobel, mengatakan dalam pernyataan itu. “Ini juga sangat berguna, karena mekanika kuantum adalah dasar dari semua teknologi digital.”
