اكتشف المنظرون رابطًا جديدًا بين التشابك والميكانيكا الكلاسيكية – عالم الفيزياء

اكتشف الفيزيائيون في معهد ستيفنز للتكنولوجيا في نيوجيرسي بالولايات المتحدة رابطًا جديدًا ومثيرًا للدهشة بين الخواص الموجية للضوء والخواص الميكانيكية للكتل النقطية. إن اكتشافهم يسد الفجوة بين الميكانيكا الكلاسيكية وبصريات الموجات المتماسكة من خلال النظريات التي طرحها عالم الفيزياء الرياضي الهولندي كريستيان هويجنز منذ 350 عامًا.

جاءت أكبر اكتشافات هويجنز في أبرز حقلين من مجالات 17^thفيزياء القرن: البصريات والميكانيكا. ومن بين التطورات الأخرى، كان أول من اقترح (في سبعينيات القرن السابع عشر) وصفًا موجيًا للضوء يفسر الانتشار البصري بالإضافة إلى ظواهر مهمة مثل التداخل والحيود والاستقطاب التي تمت ملاحظتها لاحقًا. كما عمل أيضًا على المفاهيم الميكانيكية لمركز الكتلة وعزم القصور الذاتي، وهما الخاصيتان الأساسيتان اللتان تصفان كيفية تحرك الأجسام الصلبة.

شياو فنغ تشيان و ميساج ازادي ل مركز معهد ستيفنز للتكنولوجيا للعلوم والهندسة الكمومية و قسم الفيزياء لقد اكتشفنا الآن علاقة غير متوقعة حتى الآن بين هذه الأجزاء المختلفة من عمل هويجنز. لقد فعلوا ذلك من خلال تحليل خاصيتين للتماسك البصري: الاستقطاب، أو الاتجاه الذي تتأرجح فيه الموجات، والتشابك، والذي يمكن اعتباره في سياق غير كمي شكلاً فريدًا من أشكال الارتباط الموجي. لقد أظهروا أن هاتين الخاصيتين مرتبطتان كميًا بمركز الكتلة وعزم القصور الذاتي من خلال ما يسمى بنظرية هيغنز-شتاينر لدوران الجسم الصلب.

محاور متوازية

تُعرف نظرية هويجنز-شتاينر، المعروفة أيضًا باسم نظرية المحور المتوازي، بأنه في الجسم الصلب، يكون عزم القصور الذاتي حول أي محور دائمًا أكبر من أو يساوي عزم القصور الذاتي حول محور موازٍ يمر عبر مركز الكتلة. وينص أيضًا على أن الفرق بين لحظتي القصور الذاتي يتناسب طرديًا مع المسافة العمودية بين المحورين.

في دراستهم، والتي تم وصفها في بحوث المراجعة البدنيةاستخدم تشيان وإيزادي إجراء رسم الخرائط الهندسية لتحويل شدة موجة الضوء إلى كتل نقطية ميكانيكية. من خلال تفسير شدة موجة الضوء على أنها تعادل كتلة جسم مادي، تمكنوا من رسم خريطة لهذه الشدة على نظام إحداثيات يمكن تفسيره باستخدام نظرية هويجنز-شتاينر الميكانيكية.

يشرح كيان: "إن نظرية هيغنز-شتاينر تؤسس علاقة كمية بين لحظات القصور الذاتي والمسافة بين المحاور المتوازية". "لقد أنشأنا اتصالاً كميًا لمسافة المحاور مع المفاهيم البصرية للتشابك وتماسك الاستقطاب. وبالتالي تعمل النظرية كجسر لربط لحظات القصور الذاتي بالتشابك البصري والاستقطاب.

اتصال مفاجئ

ويضيف تشيان أن وجود مثل هذا الارتباط أمر مثير للدهشة: "الموجة هي نظام فيزيائي ينتشر (ليس له موقع محدد) ويمكن تحديد موقع الجسيم (الذي يمكن اعتباره كائنًا صلبًا) في مكان ما". نقطة. إن البصريات الموجية وميكانيكا الجسيمات هما ظاهرتان فيزيائيتان مختلفتان تمامًا، لذا فإن العلاقة الكمية التي أنشأناها غير متوقعة.

على الرغم من أن الاتصال لم يظهر من قبل، إلا أنه يصبح واضحًا جدًا بمجرد رسم خريطة لخصائص الضوء على نظام ميكانيكي، كما يقول. "ما كان في السابق مجردًا يصبح ملموسًا: باستخدام المعادلات الميكانيكية، يمكنك حرفيًا قياس المسافة بين مركز الكتلة والنقاط الميكانيكية الأخرى لإظهار كيفية ارتباط خصائص الضوء المختلفة ببعضها البعض."

في حين أن العمل نظري، يتوقع تشيان وإيزادي أن العلاقة الكمية التي اكتشفوها يمكن أن تساعد في تطوير الإجراءات التي يمكن من خلالها للكتل الميكانيكية محاكاة سلوك تشابك الموجات الضوئية. يشرح كيان: "يتطلب قياس التشابك (والاستقطاب) عادةً تقنيات معقدة ومكلفة". "إن محاكاتها عن طريق قياس المركز الميكانيكي للكتلة ولحظة القصور الذاتي ستكون أسهل بكثير واقتصادية.

سر البندول المتزامن

ويضيف: "لقد عرفنا منذ أكثر من قرن أن الضوء يتصرف أحيانًا كموجة، وأحيانًا كجسيم، ولكن ثبت أن التوفيق بين هذين الإطارين أمر صعب للغاية". "إن عملنا لا يحل هذه المشكلة - ولكنه يظهر أن هناك روابط عميقة بين مفاهيم الموجة والجسيمات، ليس فقط على المستوى الكمي، ولكن على مستوى موجات الضوء الكلاسيكية وأنظمة الكتلة النقطية."

يقوم فريق ستيفنز الآن بالتحقيق في الروابط الكمية بين التشابك الكمي وأنظمة الكتلة النقطية الميكانيكية الكلاسيكية. يقول تشيان: "لقد حصلنا بالفعل على بعض النتائج الرئيسية ونتوقع المزيد من النتائج غير المتوقعة في المستقبل". عالم الفيزياء.

يبلغون عن عملهم الحالي في بحوث المراجعة البدنية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون السيارات / المركبات الكهربائية ، كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• تشارت بريم. ارفع مستوى لعبة التداول الخاصة بك مع ChartPrime. الوصول هنا.
• BlockOffsets. تحديث ملكية الأوفست البيئية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/theorists-unearth-new-link-between-entanglement-and-classical-mechanics/