Kategóriák Fizika

A kutatók képesek követni a kvantum részecskék ‘titkos’ mozgását

A Cambridge Egyetem kutató bepillantást nyertek a kvantum mechanika rejtélyes világába. Az elméleti kutatásukban megmutatták, hogy kvantum részecskék mozgása nyomon követhető lehet a környezetükben lévő részecskékkel való interakcióikon keresztül anélkül, hogy a kvantum részecskéket megfigyelnénk – amit a fizikusok korábban lehetetlennek gondoltak.

A kvantum elmélet egyik alapvető elképzelése, hogy kvantum objektumok létezhetnek hullám és részecske formában is és hogy amíg nem mérjük, az egyikben sem léteznek. Ezt az elképzelést próbálta Erwin Schrödinger bemutatni a híres macskás gondolatkísérletével.

“Ez a feltételezés, amire általánosan hullámfüggvényként hivatkozunk, sokkal inkább egy matematikai eszköz, mint a tényleges kvantum részecskék ábrázolása,” mondta David Arvidsson-Shukur, a tanulmány első szerzője. “Ezért próbáltuk meg leküzdeni az ezeknek a titokzatos kvantum részecskék mozgásának nyomon követéséhez szükséges módszer kifejlesztésének akadályait. “

Minden részecske interakcióba lép a környezetével, ‘megcímkézve’ azt az útjában. A kutatócsapat egy olyan módszert dolgozott ki, amivel feltérképezhetőek ezek a “címkék” anélkül, hogy direkt módon megvizsgálnák őket. A technika azoknak a tudósoknak nyújthat igazán nagy segítséget, akik a kísérlet végén akarnak csak méréseket végezni, viszont szeretnék a részecskék útját is nyomon követni az egész kísérlet során.

Néhány kvantum kutató azt mondja, hogy az információ továbbjuthat két ember – általában Aliz és Bob – között anélkül, hogy bármilyen részecske utazna kettejük között. Bizonyos szempontból Aliz telepatikusan kapja meg az üzenetet. Ezt nevezik kontrafaktuális (ellentmondásos) kommunikációnak mivel szembe megy az információ átadásának eddig ismert tényeivel.

“Hogy megmérjük ezt a kontrafaktuális kommunikáció jelenségét, módot kel találnunk arra, hogy behatároljuk az Aliz és Bob közötti részecskéket anélkül hogy rájuk néznénk,” mondta Arvidsson-Shukur. “A mi ‘címkéző’ módszerünk képes erre. Ezen felül öregebb kvantum mechanikai előrejelzéseket is bizonyíthatunk, például hogy a részecskék képesek egy időben több helyen is létezni.”

A modern fizika alapítói létrehoztak olyan formulákat, amikkel kiszámítható a kvantum kísérletek különböző eredményeinek valószínűsége. Azonban, arra nem adtak magyarázatot, hogy mit csinálnak a kvantum részecskék, amikor nem figyeljük meg őket. Korábbi kísérletek arra jutottak, hogy ilyenkor a részecskék nem a klasszikus fizika által leírható módon viselkednek, például egyszerre vannak két helyen egy időben.

A kutatásukban a Cambridge tudósai figyelembe vették azt a tényt, hogy bármely egy téren áthaladó részecske kapcsolatba kell hogy lépjen a környezetével. Ezek az interakciókat hívják ők a részecskék ‘címkéinek’. Az interakciók adatokat kódolnak a részecskékbe, amit a kísérlet végén lehet dekódolni, amikor a részecskét megvizsgálják.

A kutatók arra jutottak, hogy ez a részecskékbe kódolt információ direkt kapcsolatban van a Schrödinger évszázados hullámfüggvény feltevésével. Korábban úgy gondolták, hogy a hullámfüggvény csupán egy elvonatkoztatott számítási eszköz, amivel előrevetíthető a kvantum kísérletek eredményei.

“Az eredményeink arra utalnak, hogy a hullámfüggvény közeli kapcsolatba van az részecskék tényleges állapotával,” mondta Arvidsson-Shukur. “Így képesek voltunk felderíteni a kvantum mechanika ’tiltott tartományát’: behatárolni a kvantum részecskék útját úgy hogy senki sem nézi őket.”

Forrás: journals.aps.org

Megosztás

Legutóbbi tartalom

Rosszabb lehet a globális biodiverzitás helyzete mint eddig gondolták

Egy új tanulmány szerint, mivel a hirtelen területi változások hosszú távú hatásait a jelenlegi biodiverzitás felmérések nem megfelelően veszik figyelembe,…

2019-12-12

A felszín alatti víz térképe segítheti a Mars küldetés ideális helyének megtalálását

A NASA-nak nagy tervei vannak a 2024-re tervezett Holdra történő emberi visszatérésre, ami a Mars küldetés előfutára lehet. Viszont vörös…

2019-12-12

A kompetencia megítélésében mégis a ruha teszi az embert

A Princeton Egyetem új tanulmánya szerint az emberek egy személy kompetenciájának meghatározására részben a ruhájából eredő apró anyagi helyzetre utaló…

2019-12-12

Az ózonréteg megmentése sokkal fontosabb volt a felmelegedés elleni küzdelemben mint eddig gondolták

Az 1987-ben aláírt montréali jegyzőkönyv beszüntette az ózon réteget károsító klórfluorkarbon (CFC) használatát. Ezzel az első olyan nemzetközi megállapodás volt,…

2019-12-11

Most először találtak cukrot meteoritokban

Egy nemzetközi csapat az élethez szükséges cukrokat talált meteoritokon. Ezzel a felfedezéssel tovább bővül azoknak a biológiailag fontos vegyületeknek a…

2019-12-11

Egy hét sötétben töltött idő átalakít több agyi területet is

Már korábbi kutatások megmutatták, hogyha az öreg egereket megfosztják látásuktól azzal érzékenyebbé tehetik az agyuk hallásért felelős neuronjait. A Maryland…

2019-12-11

Ez a weboldal cookie-kat használ.

Elolvasom