Az eddigi legnagyobb teszt során a fizikusok egy kulcsfontosságú paradoxont fedeztek fel a kvantummechanikában, és azt találták, hogy ez még több száz atomból álló felhők esetében is fennáll.
Két összegabalyodott Bose-Einstein kondenzátum felhasználásával, amelyek mindegyike 700 atomból áll, Paolo Colciaghi és Evan Li, a svájci Baseli Egyetem munkatársa által vezetett fizikuscsoport kimutatta, hogy Einstein-Podolsky-Rosen paradoxon (EPR) felmegy.
A kutatók szerint ennek fontos következményei vannak a kvantummetrológiára – a dolgok mérésének kvantumelmélet szerinti tanulmányozására.
„Eredményeink az EPR-paradoxon első megfigyelését jelentik több térben elkülönülő masszív részecskerendszerrel.” – írják közleményükben a kutatók.
„Megmutatják, hogy a kvantummechanika és a helyi realizmus közötti konfliktus nem szűnik meg, ahogy a rendszer mérete több mint ezer masszív részecskére nő.”
Bár nagyon jól tudjuk matematikailag leírni az univerzumot, a dolgok működésének megértése a legjobb esetben is hézagos.
A hiánypótlásra használt egyik eszközünk a kvantummechanika, egy elmélet, amely a 20. század elején keletkezett. Niels Bohr fizikus védte meg, az atomi és szubatomi anyag viselkedésének leírására. Ebben a kis világban a klasszikus fizika összeomlik; Ha a régi szabályok már nem érvényesek, új szabályokat kell létrehozni.
De a kvantummechanika nem mentes a hibáitól, és 1935-ben három híres fizikus nagy hiányt talált. Albert Einstein, Boris Podolsky és Nathan Rosen leírták a híres Einstein-Podolsky-Rosen paradoxont.
Semmi sem tud gyorsabban haladni a fénynél, igaz? De ez egy kicsit bonyolulttá válik a kvantumösszefonódással, amelyet Einstein „félelmetes távoli cselekvésnek” nevezett. Itt köt össze két (vagy több) részecskét, hogy tulajdonságaik kapcsolatban legyenek; Ha például az egyik részecske az egyik irányba forog, a másik a másik irányba.
Ezek a részecskék még nagy távolságokon is fenntartják ezt az asszociációt, és nem világos, hogyan és miért. A tudósok tudják, hogy ha megmérjük az egyik részecske tulajdonságait, akkor következtethetünk a másik részecske tulajdonságaira, még ilyen távolságban is.
A kvantummechanika szerint azonban egy részecske nem rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal, amíg meg nem mérjük (ez a furcsaság, amelyet a Schrödinger gondolatkísérlet fedezett fel).
És a kvantummechanika szerint, ha ismeri a részecske egy adott tulajdonságát, például a helyét, nem tudhat bizonyosan egy másikat, például a lendületét. Ez Heisenberg bizonytalansági elve.
a klasszikus fizika fogalma helyi realizmus Azt is kijelenti, hogy ahhoz, hogy egy dolog vagy energia hatással legyen a másikra, a kettőnek kölcsönhatásba kell lépnie.
Így az EPR paradoxon összetett. Amikor egy összefonódott rendszerben mérünk egy részecskét, az a mérés valamilyen módon hatással van a másik részecskére, még akkor is, ha a mérés nem helyben történik.
Többet tud a részecskékről, mint amennyit a Heisenberg-féle bizonytalansági elve megenged. És valahogy ez a hatás azonnal megtörténik, dacolva a fénysebességgel.
Így az EPR paradoxon azt jelzi, hogy a kvantummechanika elmélete nem teljes; Nem írja le teljesen annak az univerzumnak a valóságát, amelyben élünk. A fizikusok többnyire kisméretű, összegabalyodott rendszereken tesztelték, amelyek egy pár atomból vagy fotonból állnak, gyakran az úgynevezett Bell-tesztben (a törlés után John Stewart Bell fizikus).
Bell eddig minden tesztje azt találta, hogy a való világ a helyi realizmusnak ellentmondó módon viselkedik. De milyen mély ez a paradoxon?
Nos, itt jutunk el a Bose-Einstein kondenzátumokhoz, amelyek egy bozonfelhő abszolút nulla feletti töredékére hűtésével keletkező anyagállapotok. Ilyen alacsony hőmérsékleten az atomok a lehető legalacsonyabb energiaállapotba süllyednek anélkül, hogy teljesen megállnának.
Amikor eléritek ezeket az alacsonyabb energiákat, a részecskék kvantumtulajdonságai nem zavarhatják egymást; Elég közel kerülnek egymáshoz ahhoz, hogy interferenciát okozzanak, ami egy nagy sűrűségű atomfelhőt eredményez, amely egyetlen „szuperatomként” vagy anyaghullámként viselkedik.
Colciaggi, Lee és fizikustársak, Philipp Treutlin és Tilmann Ziebold, szintén a Bázeli Egyetemről, Bose-Einstein kondenzátumot állítottak elő két felhő felhasználásával, amelyek mindegyike 700 rubídium-87 atomból áll. Ezeket a kondenzátumokat térben elválasztották akár 100 mikrométerrel, és megmérték a tulajdonságokat.
Megmérték a pszeudospinnek nevezett kondenzátumok kvantumtulajdonságait, függetlenül attól, hogy melyik értéket mérik az egyes felhőkre.
Azt találták, hogy a kondenzátorok tulajdonságai olyan módon korrelálnak, ami nem tulajdonítható véletlenszerű véletlennek, ami azt mutatja, hogy az EPR paradoxon sokkal nagyobb skálán konzisztens, mint a korábbi Bell-tesztek.
A csapat eredményeinek következményei nagyon fontosak a jövőbeli kvantumkutatás szempontjából.
„Kísérletünk különösen alkalmas kvantummérési alkalmazásokhoz. A két rendszer közül az egyiket használhatjuk például kis érzékelőként a mezők és erők nagy térbeli felbontású szondázásához, a másikat pedig referenciaként az első rendszer kvantumzajcsökkentéséhez. .” – írják közleményükben a kutatók.
„Az EPR összefonódás bemutatása a térbeli elválasztással és az érintett rendszerek egyedi címezhetőségével kombinálva nemcsak alapvető szempontból fontos, hanem a szükséges összetevőket is biztosítja számos részecskerendszerben az EPR összefonódásának erőforrásként történő kiaknázásához.”
Most pedig menj, igyál egy csésze teát és ülj le. Megvan.
ban publikált kutatás X fizikai felülvizsgálat.
„Utazási specialista. Tipikus közösségi média tudós. Az állatok barátja mindenhol. Szabadúszó zombinindzsa. Twitter-barát.”
More Stories
A SpaceX Polaris Dawn űrszondájának legénysége a valaha volt legveszélyesebb űrsétára készül
Egy őskori tengeri tehenet evett meg egy krokodil és egy cápa a kövületek szerint
Egyforma dinoszaurusz-lábnyomokat fedeztek fel két kontinensen