亚搏亚搏

欢迎光临
我们一直在努力

为什么吉他弦振荡几百次,就会停下来,而纳米弦却超越30万次?

“揉捏”在物理学中的用处之一是进步丈量仪器的分辨率,它答应以能够更活络地检测较小信号的办法按捺搅扰噪声。由康斯坦茨大学物理学家伊娃·韦格教授领导的团队,现在现已能够展现如何用比现有办法简略得多的办法来丈量这种紧缩态。此外,新办法答应在曾经不可能进行这种丈量的体系中查看紧缩态,其研讨成果宣布在《物理谈论X》期刊上。

在纳米力学小组的试验中,对振荡纳米机械弦谐振器的热涨落进行了紧缩。纳米弦能够被认为是一根很小的吉他弦,比人的头发细一千倍,短一千倍。纳米机械体系,如正在研讨的纳米线,是高精度丈量仪器很有远景的候选者。但是,它们在室温下的活络度有限。热能会引起热噪声,即弦的颤动,然后约束了丈量精度。体系在室温下这种不受操控的振荡,是建立在热力学均分定理的基础上,热力学均分定理是经典物理的基本原理。

因而,热噪声在所谓相空间的每个方向上有必要持平大,即构成圆形散布。研讨人员在这种热噪音的基础上增加了一个强壮驱动力,就这样,绳子被狠狠地敲打了一下。假如弦偏转得满足远,它将中止线性行为。这意味着使弦偏转的力,不再与将其拉回其原始方位的力成正比。由于违反了时刻回转对称性,强驱动改变了热涨落。在相空间中,它们不再看起来像一个圆,而是一个椭圆:至少在一个方向上,它的直径,即噪音,变得明显地小了-它被揉捏了。

几百次和30万次

理论上事先就知道这是有必要产生的,但历来没有如此明晰地丈量过,由于这是一个相对奇妙的效应。但是,将紧缩态直接映射到相空间的办法并不总是有用。这也适用于康斯坦茨研讨人员研讨的纳米线。传统的吉他弦一旦被拨动,只来回摇摆几百次就会再次安静下来,而纳米弦的振荡超越30万次。但是,这种高的“机械质量”也使管柱对搅扰十分灵敏,例如最小的温度动摇。在这些体系中,将紧缩态丈量为相空间中的椭圆是不可能的。

因而,研讨人员丈量中寻求的是一个不同的概念,不在整个相空间中查看噪声,而是仅依据其间呈现的频率进行频谱解析。除驱动器频率外,频谱还显现别的两个频率重量,一个在驱动器的左边,一个在驱动器的右侧,它们被指定为热噪声。康斯坦茨大学的理论物理学家Gianluca Rastelli博士和Wolfgang Belzig教授以及密歇根州立大学Mark Dykman教授也参加了这项研讨,精确地猜测了这种更多频率的产生。

曾经历来没有人看到过如此美丽的现象,这与研讨团队所用的机械质量如此之高,以至于能够以水晶般的明晰度来处理它有关。因而,这也是第一次能够看到这两个信号的高度不同。在与Gianluca Rastelli的密切合作下,Huber能够证明这两者之间的强度差异是紧缩参数的直接丈量,即噪音被紧缩的程度。物理学家魏格和戴克曼描述这种办法“根本上很简略”,这种办法不只能够在像这儿这样的机械体系中进行揉捏丈量,并且能够在广泛的体系中进行揉捏丈量。

关键是它们具有高质量和强壮的驱动力,乃至还有与量子力学体系的联络。此外,正如Eva Weig和Wolfgang Belzig共同着重的那样:试验和理论之间有一种诱人的共同性。丈量数据精确地契合康斯坦茨大学和密歇根州立大学理论物理搭档开发的模型。

赞( 009 )
未经允许不得转载: 亚搏 » 为什么吉他弦振荡几百次,就会停下来,而纳米弦却超越30万次?