Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Конденсат Бозе — Эйнштейна, несмотря на макро размеры, сверхтекуч. В каких ещё примерах на макроуровне обнаруживаются квантовые эффекты?

ФизикаНаука+3
Александр Бражников
Физика
  · 9,0 K
Физик, доктор, интересны квантовая механика и гравитация  · 5 июл 2021

Сверхпроводимость очевидный пример. С появлением сверхпроводников с температурой перехода выше чем у жидкого азота сверхпроводящий устройства стали очень доступны, можно, например говорить о поездах на магнитной подвеске, есть экспериментальные самолеты с электродвигателем со сверхпроводящими обмотками.

Но не могу не сказать о макроскопическом квантовом эффекте который встречается на каждом шагу - это силы Ван-дер-Ваальса. В классической физике даже с учетом атомного строения вещества объяснения этим силам нет, а ведь эти силы участвуют почти во всем - в склеивании, в трении многих тел и тп.

3 эксперта согласны

Соответствует современным взглядам физики на явление

Виктор, а благодаря чему в данных примерах проявляются квантовые свойства, минуя декогеренцию?

Виктор, а благодаря чему в данных примерах проявляются квантовые свойства, минуя декогеренцию?

Александр Бражников,  Во многих случаях квантовое поведение системы отличается тем, что если в расчетах устремить постоянную планка к нулю, то система становится классической. Так в случае конденсата бозе-Эйнштейна важно, что бы концентрация частиц превышала обратный квантовый объём, то есть на одну частицу приходился объём меньший чем куб длины волны де Бройля. В сверхпроводимости электронные пары также образуют бозе- конденсат. В этих случаях частицы как бы исчезают и образуется система описываемая единой волновой функцией сохраняющая квантовую когерентность.

Что касается ферромагнетизма, то его полная микроскопическая теория не построена, однако ясно что объяснение ферромагнетизма основано на принципе Паули, запрещающим электронам занимать одно и то же квантовое состояние. Это обстоятельство приводит к тому что магнитные моменты атомов ферромагнетизма в отсутствии Магнитного поля выстраиваются в одну сторону. Справедливость принципа Паули никак не зависит от величины постоянной планка, но это сугубо квантовый эффект.

Силы же ван дер ваальса появляются как эффект второго порядка теории возмущений при расчете взаимодействия нейтральных неполярный атомов: их энергия даётся матричным элементом оператора электростатического взаимодействия между основным состоянием атомов и суперпозицией всех возможных пар возбужденных состояний, то есть ни чем иным как полностью запутанным возбужденным состоянием пары атомов. Запутанность это ещё одно квантовое явление не связанное с величиной постоянной планка.

Связь сверхпроводимости с конденсатом Бозе-Эйнштейна совсем НЕ ОЧЕВИДНА. Теория высокотемпературной сверхпроводимости ( с температурами перехода выше температуры Дебая ) ещё только разрабатывается. Смутно припоминаю, что силы Ван-дер-Ваальса объяснялись в классической молекулярной физике взаимодействиями диполей.

Виктор Железняк,  по поводу сверхпроводимости не в курсе последних веяний, но заряд квазичастиц в сверхпроводящий состоянии вроде бы всегда 2e?

О силах Ван-дер- Ваальса - это универсальная вещь они есть и тогда когда основные состояния взаимодействующих молекул не имеют дипольного момента, поэтому в первом порядке они равны 0. Во втором же порядке можно оставить только дипольный член в разложении гамильтониАна и получить во втором порядке

D1236CF5-F3EC-461A-ABA6-334FF3E284B2.jpeg

Виктор Зосимов, 1) а в классической физике были "наведённые диполи" :-)

2) В теории сверхпроводимости не всё сходится. На меня произвели впечатление работы Игоря Юрина. Независимо от того, верны его теория или нет. Критика его наверняка правильная.

Кроме того, общеизвестные ковалентные неполярные химические связи необъяснимы в рамках классического электромагнетизма - какие силы соединяют одинаковые атомы углерода в прочнейшую структуру алмаза, намного крепче ионной связи в хлористом натрии (например).
Виктор, по поводу сил Ван-дер-Ваальса. Встречал мнение, что именно этими силами объясняется (будто бы) эффект Казимира. Из чего следует, что никакой энергии вакуума не существует. Собственно, даже в Википедии этот момент упомянут. Можете прокомментировать?
@Дмитрий Пивоваров, да правильные теоретики могут рассчитать эффект Казимира без вакуумной энергии ЭМ поля, и даже могут указать на то что неправильно связывать его с вакуумной энергии.
На самом деле это разные способы расчета. Но вакуумная энергия бесконечна и это проблема. Я конечно подумаю, но по моему это передний край квантовой теории поля, который изящно обошли и двинулись дальше, рано или поздно придётся вернуться.
Правильнее, декагиренция...
Комментарий был удалён за нарушение правил
@Михаил Шамровский, читайте другую литературу тоже
Мы создаём ЯМР-приборы на заказ, производим ремонт, консультируем, проводим обучающие...  · 5 июл 2021  · magres.ru
Ядерный магнитный резонанс позволяет наблюдать квантовые эффекты переходов ядерных состояний между энергетическими уровнями в виде ответа длительным радиосигналом на вазбуждение ядер коротким радиоимпульсом. Вся система спинов при этом должна находиться в однородном магнитном поле. Частота ядерного резонанса прямо пропорциональна напряжённости магнитного поля. В земном... Читать далее
1 эксперт согласен

Честно говоря, ЯМР притянут немного за уши. Формально квантовый эффект, но не то чтоб прям хороший пример к этому вопросу

КФМН (физика тведого тела), сейчас пенсионер-инженер. Работал в ИФТТ, ЦКБ УП, ИФП (всё...  · 1 окт 2021
Обычный ответ - сверхпроводимость и сверхтекучесть. Добавим волны плавления/кристаллизации (Кешишев, Паршин) в кристаллах гелия. Магнитики у вас есть, ферромагнетизм без спина не понять. а спин это уже релятивисткие кванты. На высоких частотах (TV) плохо жить без диодов Ганна, да и туннельный диод в жизни пригодится. Хорошо в этой компании смотрится "квантовый ом". А... Читать далее
1 эксперт согласен
космология, физика чёрных дыр, квантовая физика, квантовая гравитация  · 13 сент 2021
На мой взгляд, самый яркий пример квантовых эффектов на макроуровне - наше с вами существование. Дело в том, что без привлечения квантового туннелирования температура Солнца даже в ядре крайне недостаточна для протекания реакции термоядерного синтеза - классическое кулоновское отталкивание не позволяет протонам сливаться в ядра гелия. И только благодаря квантовому... Читать далее
1 эксперт согласени1 эксперт не согласен
Что-то уж очень низкую температуру Вы привели для ядра Солнца. Надо бы увеличить на порядок. Тогда не нужно будет... Читать дальше
Издание физико-математического факультета, эпизодический любитель истории, чуть-чуть...  · 3 сент 2021  · andrew-duke.ru
> В каких ещё примерах на макроуровне обнаруживаются квантовые эффекты? Эффект Казимира - притяжение двух параллельных тонких зеркал, как следствие квантовых флуктуаций вакуума, т.к. давление виртуальных фотонов на пластины снаружи больше, чем давление их же изнутри. (Изнутри могут существовать частицы с резонансными частотами, длина волны которых кратна полурасстоянию... Читать далее
"Мой ангел, сплюнув от досады, улетел..."Перейти на andrew-duke.ru
Радиоинженер - разработчик РЭА Нейрохимик (органический синтез БАВ) Аснавирам  · 24 авг 2021
недавно читал в новостях - учёные воссоздали на макроуровне в механической системе квантовый эффект - в экспериментах с двумя механическими вибраторами установленными на одной платформе - определённым образом инициализируя режим их колебаний - достигается квантовая запутанность - когда на два резонатора размывается одно значение общего импульса системы, и тд и тп - не... Читать далее
1 эксперт согласен
ИМХО при некоторой общности и слаженности деятельности в социуме - начинают проявляться квантовые эффекты на... Читать дальше
physics, ocean wave dynamics, remote sensing of the ocean and atmosphere, radio...  · 7 февр 2022
Самый простой пример -- спектры излучения и поглощения газов. Только КМ объясняет линии естественным образом. А так можно всю химию с периодической таблицей поместить сюда же.
Юный физик-теоретик. Разбираюсь в тонкостях некоторых теологий и философий, но на уровне...  · 6 сент 2021
Излучение Хокинга. Если по простому, то вакуум, как известно, флуктуирует. В нём постоянно рождаются и аннигилируются пары частица-античастица. Возникают они и на горизонте событий Чёрных Дыр. Часть из этих пар образуются таким удачным образом, что одна из этой пары притягивается Чёрной Дырой, а другая - нет. Эти оставшиеся одиночки, по идее должны образовывать... Читать далее
2 эксперта не согласны
Ответ по существу правильный, но в деталях есть серьёзные неточности. Если бы у меня не минусовалась карма, я бы... Читать дальше