De la Big Bang în prezent: o precizie de 5 secunde! Detalii despre Premiul Nobel pentru fizică 2012

Premiul Nobel pentru anul 2012 in fizica a fost acordat pentru studiul interactiunii dintre fotoni si materie, cu posibilitatea manipularii unui atom individual, studii in care mecanica cuantica joaca un rol fundamental. Aceste studii ar putea avea aplicatii extrem de interesante in viitor, precum stabilirea unui nou standard in precizia masurarii timpului sau a unor noi tehnologii.

Serge Haroche, de la Ecole Normale Superieure si David Wineland, de la National Institute of Standard and Technology, ambii in varsta de 68 de ani, sunt doi magicienii in manipularea atomilor. Cei doi cercetatori au reusit "inghetarea", capturarea si observarea atomilor individuali, fara sa le distruga proprietatile cuantice.

Pentru activitatea lor au primit prestigiosul premiu Nobel pentru fizica pe anul 2012. Cei doi cercetatori au reusit sa "imblanzeasca" atomii.

Se credea ca in universul particulelor, unde functioneaza din plin legile mecanicii cuantice, este imposibila observarea unui foton sau a unei particule individuale (chiar si a unui atom) fara a o perturba sau chiar distruge. Iata insa ca cei doi fizicieni, Haroche si Wineland, au reusit.

Wineland a capturat ioni (atomi carora le lipseste cel putin un electron) cu ajutorul unor campuri electrice si racind aparatul pe care l-a folosit, in vid, la temperaturi apropiate de zero absolut (vorbim de zero Kelvin, adica circa -273 C). Pe urma, cu ajutorul unui laser a studiat caracteristicile acestor ioni – tinand cont de interactiunea ionilor cu radiatia electromagnetica. Printre studiile pe care le-a realizat s-a numarat si cel in care a observat caracteristici cuantice surprinzatoare, cum ar fi ocuparea a doua pozitii in acelasi timp (suprapunerea cuantica).

Haroche s-a "jucat" cu fotonii – cu ajutorul a doua oglinzi extrem de performante, pozitionate la 3 cm una de cealalta, a reusit sa faca astfel incat fotonii sa parcurga o distanta (in urma multor reflexii) de circa 40.000 km inainte sa fie absorbiti. Prin pozitionarea unor atomi intre cele doua oglinzi, in urma interactiunii acestora cu fotonii, Haroche a reusit sa studieze proprietatile atomilor fara sa ii distruga.

Daca in viitor se va reusi construirea unui computer cuantic sau a punerii la punct a teletransportului pentru obiecte mai mari decat un grup mic de particule (pentru care teletransportul a fost deja realizat in laborator), metodele puse la punct de cei doi laureati ai premiului Nobel pentru manipularea particulelor ar putea sa aiba un rol important.

Un exemplu este masurarea timpului. Cu metoda folosita de Wineland, s-ar putea construi un ceas, folosind oscilatia atomilor capturati in capcana pusa la punct de cercetatorul american, extrem de precis: acest ceas ar fi gresit doar cu 5 secunde in masurarea timpului de la Big Bang pana astazi (adica mai bine de 13 miliarde de ani). Acest ceas ar fi de sute de ori mai precis decat cel mai bun ceas atomic pe care il avem la ora actuala! O precizie cu adevarat incredibila.