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.
Lili Farkas az Androbit szerzője, aki hírekkel, politikával, üzleti témákkal, technológiával, sporttal, szórakozással és életmóddal foglalkozik. Célja, hogy közérthető, hasznos és megbízható információkkal segítse az olvasókat az aktuális események és fontos témák követésében.
More Stories
Apple okosgyűrű fejlesztésén dolgozhat – érkezhet az iRing
Rejtélyes marsi jelenséget azonosítottak egy elveszett NASA-űrszonda korábbi adatai alapján
Óriási aszteroida közelíti meg a Földet: a NASA szerint továbbra sincs teljes védelem