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Hizo NIST fudge esta noticia sobre el cero absoluto?

"La nueva técnica, teóricamente, podría ser utilizada para enfriar los objetos al cero absoluto, la temperatura a la cual la materia está desprovista de casi toda la energía y el movimiento, NIST dicen los científicos."

https://www.nist.gov/news-events/news/2017/01/nist-physicists-squeeze-light-cool-microscopic-drum-below-quantum-limit

No estoy seguro de que es exactamente lo que el NIST científicos ha dicho, ni lo que significaba. Estoy muy sospechoso de alguien que afirma ser incluso teóricamente capaz de reducir en un sistema mecánico, el cero absoluto.

No tengo acceso a la publicación completa, pero aquí hay un enlace al artículo en la Naturaleza:

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7636/full/nature20604.html

Puede alguien con acceso a las reales del artículo en la Naturaleza aclarar si el artículo de noticias en NIST fue precisa la presentación de informes sobre el contenido de la Naturaleza artículo respecto a alcanzar el cero absoluto? El resumen en lugar de referencias de refrigeración "arbitrariamente cerca de las dinámicas del suelo del estado".

Yo no estoy buscando un debate sobre la posibilidad o no de alcanzar el cero absoluto es posible, ni una discusión acerca de las discrepancias en las definiciones de cero absoluto. Sólo quiero a alguien para limpiar la probable discrepancia entre lo que el NIST escribió y lo que la Naturaleza publicados.

93voto

DanielSank Puntos 9248

Vamos a ir a través del artículo de resumen (énfasis añadido por mí):

Las fluctuaciones cuánticas de la electromagnético de vacío permiten medir los efectos físicos tales como las fuerzas de Casimir y el Cordero de turno. También imponen un límite observable-conocido como el quantum backaction limi en las más bajas temperaturas que se pueden alcanzar utilizando convencional láser técnicas de enfriamiento. Como láser de refrigeración experimentos a seguir para llevar masiva de sistemas mecánicos para sin precedentes, las bajas temperaturas, este aparentemente límite fundamental es cada vez más importante en el laboratorio.

A la derecha, convencional láser de refrigeración no puede obtener un sistema por debajo de una cierta temperatura mínima. Esto es básicamente debido a que los láseres (o en el microondas fuentes, o lo que sea coherente generador de campo de cuidado sobre la salida de un así llamado estado coherente, que tiene una anchura finita, tanto de sus cuadraturas. Este límite se llama, más tarde, en abstracto, el "quantum backaction límite", como veremos en un momento.

Afortunadamente, las fluctuaciones del vacío, no son inmutables y puede ser "exprimido", reduciendo la amplitud de las fluctuaciones en el gasto de las fluctuaciones de fase.

A la derecha, coherente los estados no son los únicos estados posibles del campo electromagnético (o cualquier otro oscilador armónico)! Es posible generar los llamados "estados exprimidos" , donde una de las cuadraturas es más estrecho que el otro. Estos apretó los estados no violar la incertidumbre de Heisenberg relación: consigue exprimir en una dirección a expensas de la ampliación en el otro. Esto está directamente relacionado con lo que los autores se refieren a la reducción de la amplitud de las fluctuaciones en el gasto de las fluctuaciones de fase. Yo no estoy en los detalles sobre esto porque es fuera de los límites de lo OP que está pidiendo.

Aquí te proponemos y demostrar experimentalmente que exprimió la luz puede ser utilizada para enfriar el movimiento de un macroscópica de la mecánica de objetos por debajo de la cuántica backaction límite.

Ok fino. Que ir más allá de la "quantum backaction límite" debido a que no son un estado coherente. Ellos usan una exprimido estado.

Primero nos enfriar una cavidad de microondas optomechanical sistema con un estado coherente de la luz para dentro de 15 por ciento de este límite. Nosotros, a continuación, enfriar el sistema, a más de dos decibelios por debajo de la cuántica backaction limitar el uso de un exprimido campo de microondas generadas por un Josephson amplificador paramétrico.

Sí, como acabamos de decir, el uso de un exprimido de estado le permite superar el límite con el normal coherente de los estados.

De heterodino de la espectroscopia de la mecánica bandas laterales, podemos medir un mínimo térmica de ocupación de 0,19 ± 0.01 fonones. Con nuestra técnica, incluso con poca frecuencia mecánica osciladores, en principio, puede ser enfriado arbitrariamente cerca de la mocional el estado del suelo, que permite la exploración de la física cuántica, más grande y más masivo de los sistemas.

Ok, así que no podemos ver, claramente, que lo hicieron no llegar al cero absoluto. Todavía tenía alrededor de 20% de un fonón (uno de quantum de la unidad de vibración de excitación) en su oscilador, mientras que el cero absoluto sería cero fonones. Dicen que en principio puede utilizarse apretó los estados para obtener arbitrariamente a bajas temperaturas (es decir, arbitrariamente bajo fonones). Que puede ser técnicamente cierto, pero para obtener arbitrarly baja temperatura que necesita arbitrariamente mucho apretar, que es muy, muy duro para hacer realidad en el laboratorio. Están haciendo un "en principio" declaración donde las condiciones para el principio de la cosa que se persiguen son totalmente irreales, y lo que es más, incluso no se sabe si la teoría describe con precisión el sistema físico en el rango de parámetros que usted necesita para obtener, digamos, $10^{-10^6}$ fonones (ver comentarios en Emilio la respuesta para más información sobre esto).

Declaraciones como las que todavía son útiles, porque dicen al lector que no conoce ningún límite duro a lo lejos que se puede ir con la apretó el estado de la técnica, es decir, los límites son totalmente prácticos. Esto es importante porque otros protocolos pueden tener en principio limitaciones. Por ejemplo, yo podría tener algún protocolo que se enfría un oscilador, pero no puede conseguir por debajo de 0.3 fonones porque de algo se cocía en la física. En ese caso, usted sabe que si usted necesita un fonón número de serie inferior a 0.3, ni siquiera considerar el uso de mi protocolo.

7voto

Nathan Feger Puntos 7675

Daniel se Hundió ha hecho un muy buen trabajo explicando la física detallada, como se explica en el documento original, pero él no habló mucho sobre el NIST comunicado de prensa, y creo que merece la pena destacar algunas cosas acerca de ella.

Más específicamente, el comunicado de prensa de hace dos afirmaciones que tergiversar la física del papel, como explica Daniel, y de hecho esas afirmaciones son inconsistentes con las leyes de la termodinámica.

  • La nueva técnica, teóricamente, podría ser utilizada para enfriar los objetos al cero absoluto, la temperatura a la cual la materia está desprovista de casi toda la energía y el movimiento, NIST dicen los científicos.

    Esto es incorrecto. La nueva técnica nos da un método que, en principio, podría ser utilizada para enfriar los objetos arbitrariamente a las temperaturas frías $T$, pero no nos permiten alcanzar el cero absoluto.

    La parte valiosa del nuevo método es que todos los métodos anteriores para enfriar las cosas tienen algún tipo de límite fundamental: por ejemplo, incluso bastante sofisticado 'sub-Doppler láser de" métodos de enfriamiento será incapaz de enfriar los átomos a temperaturas donde el átomo de impulso es más pequeño que un fotón impulso, debido a que es la moneda del haz de láser. En el nuevo método, si tiene los suficientes recursos (es decir, si se puede construir un dispositivo que puede producir la luz que 'exprimido' a una lo suficientemente grande punto), entonces usted estaría, en principio, ser capaz de enfriar a cualquier temperatura positiva $T>0$ se preocupaba de nombre, hasta un zeptokelvin si usted así lo desea, y no sabemos (¡todavía!) de algo fundamental que lo detenga.

    Donde el comunicado de prensa de la calle, sin embargo, es confuso 'arbitrariamente cercano a cero' con 'la verdad es igual a cero', y, de hecho, la tercera ley de la termodinámica implica que nunca se puede alcanzar el cero absoluto. Podemos acercarnos (por nuestros patrones), pero hasta la tercera ley va, cualquier temperatura positivo, aunque pequeño, es todavía infinitos pasos de distancia de cero absoluto.


Además, mientras estamos aquí, el comunicado de prensa de hace un segundo similar declaración incorrecta:

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