סיקור מקיף

פיזיקה קוונטית

שבב אטום המשמש ליצירת אינפורמטר מבוסס מגנט. צילום: יאיר מרגלית

מכשיר שיאפשר לענות על אחת השאלות המרכזיות בפיסיקה שנותרו ללא מענה

לפני יותר מ-70 שנה עלה רעיון בקרב מדענים מתחום הפיסיקה להשתמש בשדות מגנטיים ובתכונה אטומית הנקראת ספין במטרה לשים גוף בשני מקומות בו זמנית. כעת, קבוצת מחקר מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב הצליחה להוציא לפועל את הרעיון ואף הציעה גרסה מתקדמת של המכשיר שתספק תשובות עתידיות לאחת השאלות המרכזיות בפיסיקה: האם יש קשר בין תורת הקוונטים לגרביטציה?

גל קוונטי. המחשה: depositphotos.com

מושגי יסוד בפיזיקה קוונטית: דואליות גל-חלקיק

מידי שבוע נעמיק ברעיון פיזיקאלי המוכר בספרות הפופולארית ונגשר בין מה שמוצג בתקשורת לבין מה שהמדע באמת קובע. הפעם נפתח בדואליות גל-חלקיק, מושג חמקמק שלעיתים מעלה יותר שאלות מתשובות, אך למען האמת כבר מזמן לא מדאיג את המדענים

אטום מוקף באלקטרונים. צילום: depositphotos.com

עדות ראשונית להשערה שהאלקטרון אינו חלקיק יסודי

בהובלת חוקרים מהמכון לפיזיקה באוניברסיטת פרינסטון, פורסמה תגלית ראשונית המחזקת את ההשערה השנויה במחלוקת שהאלקטרון בנוי משני חלקיקים יסודיים: האחד נושא מטען חשמלי שלילי והשני את הספין של האלקטרון. אם אכן הפרשנות נכונה, ההנחה בת יותר ממאה שנה עשויה להמחק ולהכות גלים בקהילה המדעית.

חור תולעת. צילום: depositphotos.com

חוקרים מגרמניה: החומר האפל ובעיית ההיררכיה מוסברים בעזרת ממד חמישי

חוקרים ברחבי העולם מחפשים הסבר לתעלומת החומר האפל ולבעיית ההיררכיה. שתי הבעיות נראות שונות לחלוטין, אך לטענת חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס גוטנברג שבגרמניה ניתן ליישב את שתיהן בעזרת ממד חמישי קומפקטי. המודל המשוער לא סותר הנתונים הנסיוניים שהתגלו במאיצים הנוכחיים וחוזה חלקיק חדש בעל מסה של 30TeV העשוי להתגלות במאיצים עתידיים

מגנט. המחשה: Image by W. v/d D. from Pixabay

המסע אל הקוטב

מדעני מכון ויצמן למדע הצליחו ליצור ולמדוד במדויק מעין "מונופול מגנטי" (מגנט חד-קוטבי). הממצאים שהתפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Physics, מגלים פרטים חדשים ומפתיעים על היווצרות זרמים חשמליים

מלכודת יונים. איור: האוניברסיטה העברית ומכון ויצמן

אמצעי חדש למדידת התנגשויות קרות

חוקרים מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית בירושלים, וממכון ויצמן למדע, פיתחו אמצעי חדש שיאפשר לחוקרים לבחון מקרוב את הפיזיקה והכימיה של התנגשויות קרות בין יונים מולקולריים

הדמיה של הניסוי שבו התקבלו התמונות הראשונות של גביש אלקטרוני קוונטי, שקיומו נחזה לפני 80 שנה. החוקרים ראו אלקטרונים המסודרים כפנינים במחרוזת (כדורים אדומים) לאורך ננו-חוט. כדי לצפות באלקטרונים מבלי להשפיע עליהם, אלקטרון בודד (בירוק) שנישא באמצעות ננו-חוט נוסף שימש כחישן (גלאי סורק) שזיהה את השדות החשמליים שיוצרים האלקטרונים בגביש

כמו אלקטרון על תיל

מדעני מכון ויצמן למדע פיתחו מערכת ניסוי ומדידה חדשנית שאִפשרה להם, לראשונה, למדוד ולהראות את קיומו של "מוצק קוונטי": מבנה מאורגן ומסודר של אלקטרונים, המסתתר

התנגדות חשמלית גדולה מאפס נמדדה במערכת הול קוונטית שברית שאינה מקוטבת, כתוצאה מחלקיקים הנעים נגד הזרם

על הקצה, נגד הזרם

מדעני מכון ויצמן למדע צפו לראשונה בקבוצות אלקטרונים המתפקדות כ"חלקיקים מדומים", כשהן נעות נגד הזרם במערכת הול הקוונטית השברית

על הפיזיקה המהירה ביותר

"קפיצה קוונטית" או במילים אחרות, מעבר בין מצבים קוונטים מתרחש כמעט באופן מיידי. כעת שיטת מדידה חדשה מאפשרת למדוד את זמן המעבר באופן מדויק ולצפות

מאיצי העתיד יהיו זעירים וישתמשו באנטי חומר

מדענים מצאו שיטה חדשה להאיץ אנטי-חומר למהירויות הדומות למאיצים של סרן אבל קטנים פי 1000 ממנו. השיטה החדשה תאפשר לחוקרים ברחבי העולם לבנות מאיצים במעבדות

המערך הניסויי לבחינת המוליכות התרמית של אלקטרונים המשתתפים באפקט הול הקוונטי

כמעט מושלם

האם קיימים בתופעת הול הקוונטית חלקיקים לא-אבליים אשר יכולים לשמש ליצירת ביטים קוונטיים?

מדידה של מעבר חום בדוגמה נקיה של גרפן. שמאל: תמונה אופטית של דוגמת הגרפן. ימין: ההדמיה התרמית חושפת שרשרת של טבעות המהווה תחימה של תהליך ייחודי של מעבר חום המתרחש בדוגמה.

חם, מתפזר

מדעני מכון ויצמן למדע פיתחו מד-חום סורק קוונטי, הרגיש בעולם

תמונה של אור הנפלט מאטום סטרונציום מיונן בודד אשר שקוע בתוך ענן קר של אטומי רובידיום. היון לכוד על-ידי שדות חשמליים שמתנדנדים בתדרי רדיו. האטומים לכודים על-ידי קרן לייזר ממוקדת. הן האטומים והן היון מקוררים לטמפרטורה של מיליונית מעלת קלווין מעל האפס המוחלט של הטמפרטורה.

אחד מול מאה אלף

מדעני מכון ויצמן קיררו יון בודד והרבה מאוד אטומים לטמפרטורה של כמיליונית מעלה מעל לאפס המוחלט – והכניסו אותם לאותה מלכודת. להפתעתם, גילו שהיון החל

ננו-מבנה מכסף בצורת "עניבת פרפר", עם נקודה קוונטית לכודה במרכזו (חץ אדום). צולם באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים

ננו עניבות פרפר

בעתיד אולי אפשר יהיה לנצל את השליטה בצימוד הנקודות הקוונטיות לבניית מתגים עבור מחשבים קוונטיים, או עבור התקני הצפנה אשר יתבססו על תופעות קוונטיות –

למעלה: זרם חשמלי, המתנהג כמו נוזל, יוצר מערבולות (החיצים הלבנים) שחלקיקיהן מפיקות חום (באדום ובכתום). למטה: כאשר פועל הזרם על פי חוק אוהם, נוצר החום רק סביב שתי האלקטרודות שביניהן זורם הזרם (באדום ובכתום)

חשמל זורם בכפות ידיך

מחקר חדש בוחן את השאלה האם חשמל הוא זרם אלקטרונים או סוג של נוזל

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן