人大附中的女中学生研究宏观量子现象
科普小知识2021-10-23 12:55:27
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近年来,一本书叫做“上帝掷骰子吗?”《日出:量子力学和相对论》和一本书《日出:量子力学和相对论》使许多非物理学专业的人开始理解量子力学的精髓。然而,很少有人真正在量子力学中做实验,因为量子力学现象很难在宏观世界中直接表现出来——通常需要低温条件,甚至像超导这样的宏观量子现象也需要低温。
小蝌蚪君很高兴在第35届北京青年科技创新大赛上看到中国人民大学附中二年级女生马用一根细长的铜线实现宏观量子电导。
这无疑是非常令人兴奋的!
以下是马的照片。
经过深入采访,小蝌蚪君了解到,她用螺旋千分尺支撑一把不锈钢小直尺,并弯曲直尺的顶部,导致直尺上的铜线弯曲。当铜线在弯曲后被拉伸到非常薄并且即将断裂时——这一次它将显示量子化电导现象。
因为我们都知道电导是电阻的倒数,只要测量电阻,电导就可以知道。电阻器(即将断裂的细铜线)上的电压可以用示波器测量,而电流可以由TL431可控精密稳压源精确控制到0.1毫安。根据电压和电流数据,我们可以知道电阻——这是初中物理的欧姆定律——想必读者是清楚的。
她的测量电路原理图和电导数据如上图所示。可以看出,在曲线的后半部分,电导有三个平台期,这就是量子化现象。
蝌蚪先生认为,这个实验可以在大气压环境下进行,并且不需要液氮等低温设备,一般电子工程师都可以做到。因为你只需要连续拉伸一根铜线,使它“连续断裂”。此时,铜线的电导将显示量化。