ตามกลศาสตร์ควอนตัมสูญญากาศไม่ได้ว่างเปล่าเลย จริง ๆ แล้วมันเต็มไปด้วยพลังงานควอนตัมและอนุภาคที่กระพริบตาเข้าและออกจากการดำรงอยู่สำหรับช่วงเวลาที่หายวับไป - สัญญาณแปลก ๆ ที่เรียกว่าความผันผวนของควอนตัม
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่เคยมีหลักฐานทางอ้อมของความผันผวนเหล่านี้ แต่ย้อนกลับไปในปี 2558นักวิจัยอ้างว่าได้ตรวจพบความผันผวนทางทฤษฎีโดยตรง และตอนนี้ทีมเดียวกันบอกว่าพวกเขาก้าวไปอีกขั้นหนึ่งโดยจัดการสูญญากาศเองและตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณแปลก ๆ เหล่านี้ในช่องว่าง
เรากำลังเข้าสู่ดินแดนของฟิสิกส์ระดับสูงที่นี่ แต่สิ่งที่สำคัญมากในการทดลองนี้คือหากผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการยืนยันนักวิจัยอาจปลดล็อควิธีสังเกตตรวจสอบและทดสอบอาณาจักรควอนตัมโดยไม่รบกวนมัน
นั่นเป็นสิ่งสำคัญเพราะหนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของกลศาสตร์ควอนตัม - และความเข้าใจของเรา - คือทุกครั้งที่เราวัดและสังเกตระบบควอนตัมเราทำลายมันซึ่งไม่เป็นลางดีเมื่อเราต้องการหยอกล้อสิ่งที่เกิดขึ้นในโลกควอนตัม
นี่คือที่ที่สูญญากาศควอนตัมเข้ามา
ก่อนอื่นลองนึกถึงสูญญากาศในแบบคลาสสิก - เป็นพื้นที่ทั้งหมดไร้สสารด้วยพลังงานที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ไม่มีอนุภาคที่นั่นและไม่มีอะไรที่จะรบกวนฟิสิกส์บริสุทธิ์
แต่เป็นผลพลอยได้จากหนึ่งในหลักการพื้นฐานที่สุดในกลศาสตร์ควอนตัมหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กระบุว่ามีข้อ จำกัด ว่าเราจะรู้ได้มากแค่ไหนเกี่ยวกับอนุภาคควอนตัมและเป็นผลให้สูญญากาศไม่ว่างเปล่าจริง ๆ แล้วมันส่งเสียงพึมพำด้วยพลังงานแปลก ๆ ของตัวเองและเต็มไปด้วยคู่อนุภาคอนุภาคที่ปรากฏและหายไปแบบสุ่ม
สิ่งเหล่านี้เป็นเหมือนอนุภาค 'เสมือนจริง' มากกว่าเรื่องทางกายภาพดังนั้นโดยปกติแล้วคุณไม่สามารถตรวจจับได้ แต่ถึงแม้ว่าพวกเขาจะมองไม่เห็นเช่นเดียวกับสิ่งต่าง ๆ ในโลกควอนตัม แต่พวกเขาก็มีอิทธิพลต่อโลกแห่งความเป็นจริงอย่างละเอียด
ความผันผวนของควอนตัมเหล่านี้ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ผันผวนแบบสุ่มซึ่งอาจส่งผลกระทบต่ออิเล็กตรอนซึ่งเป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นทางอ้อมเป็นครั้งแรกการปรากฏตัวของพวกเขากลับมาในปี 1940-
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วนั่นคือทั้งหมดที่เราต้องทำต่อไป
จากนั้นในปี 2558 ทีมที่นำโดย Alfred Leitenstorfer จากมหาวิทยาลัย Konstanz ในประเทศเยอรมนีอ้างว่าพวกเขาตรวจพบความผันผวนเหล่านี้โดยตรงโดยการสังเกตอิทธิพลของพวกเขาต่อคลื่นแสง ผลลัพธ์คือเผยแพร่ในศาสตร์.
ในการทำเช่นนี้พวกเขายิงเลเซอร์พัลส์สั้นสุด ๆ - ยาวนานเพียงไม่กี่ femtoseconds ซึ่งเป็นหนึ่งในล้านของพันล้านวินาที - เป็นสุญญากาศและสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในโพลาไรเซชันของแสง พวกเขากล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นโดยตรงจากความผันผวนของควอนตัม
มันเป็นข้อเรียกร้องนั่นคือยังคงถูกถกเถียงกันแต่ตอนนี้นักวิจัยได้ทำการทดลองในระดับต่อไปโดย 'บีบ' สุญญากาศและบอกว่าพวกเขาสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่แปลกประหลาดในความผันผวนของควอนตัมได้
นี่ไม่ได้เป็นเพียงหลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับการมีอยู่ของความผันผวนของควอนตัมเหล่านี้ - นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าพวกเขาได้มาพร้อมกับวิธีการสังเกตการทดลองในโลกควอนตัมโดยไม่ทำให้เกิดผลลัพธ์ซึ่งเป็นสิ่งที่จะทำลายสถานะควอนตัมโดยปกติ
"เราสามารถวิเคราะห์สถานะควอนตัมได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนในการประมาณครั้งแรก"Leitenstorfer กล่าว
โดยปกติเมื่อคุณกำลังมองหาผลกระทบของความผันผวนของควอนตัมต่ออนุภาคแสงเดียวคุณต้องตรวจจับอนุภาคแสงนั้นหรือขยายมันเพื่อที่จะเห็นผลกระทบ และสิ่งนี้จะลบ 'ลายเซ็นควอนตัม' ที่เหลืออยู่ในโฟตอนนั้นซึ่งคล้ายกับที่ทีมทำในการทดลองปี 2015
เวลานี้แทนที่จะมองการเปลี่ยนแปลงของความผันผวนของควอนตัมโดยการดูดซับและขยายแสงโฟตอนของแสงทีมศึกษาแสงในโดเมนเวลา
ฟังดูแปลก ๆ แต่อยู่ในสุญญากาศพื้นที่และเวลาประพฤติตนในลักษณะเดียวกันดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบหนึ่งเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอีกฝ่าย
การทำเช่นนี้ทีมเห็นว่าเมื่อพวกเขา 'บีบ' สูญญากาศมันทำงานได้เหมือนบีบบอลลูนและแจกจ่ายความผันผวนของควอนตัมที่แปลกประหลาดภายใน
ในบางจุดความผันผวนก็ดังกว่าพื้นหลัง 'เสียง' ของสุญญากาศที่ไม่เคยมีมาก่อนและในบางส่วนพวกเขาเงียบกว่า
Leitenstorfer เปรียบเทียบสิ่งนี้กับการจราจรติดขัด - เมื่อมีคอขวดที่รถยนต์สร้างขึ้นด้านหลังของจุดนั้นความหนาแน่นของรถยนต์จะลดลงอีกครั้ง
สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในสุญญากาศในระดับหนึ่ง - เมื่อสูญญากาศถูกบีบในที่เดียวการกระจายของความผันผวนของควอนตัมจะเปลี่ยนแปลงและพวกเขาสามารถเพิ่มความเร็วหรือช้าลง
เอฟเฟกต์นั้นสามารถวัดได้ในโดเมนเวลาซึ่งคุณสามารถดูด้านล่างของแผนภูมิในเวลาอวกาศ การชนที่อยู่ตรงกลางคือ 'บีบ' ในสุญญากาศ:
อย่างที่คุณเห็นเป็นผลมาจากการบีบมีความผันผวนบางอย่างในความผันผวน
แต่มีบางอย่างแปลก ๆ เกิดขึ้นเช่นกันความผันผวนในบางสถานที่ดูเหมือนจะลดลงต่ำกว่าระดับเสียงรบกวนพื้นหลังซึ่งต่ำกว่าสถานะพื้นดินของพื้นที่ว่างเปล่าสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "ปรากฏการณ์ที่น่าอัศจรรย์-
"เนื่องจากเทคนิคการวัดใหม่ไม่จำเป็นต้องดูดซับโฟตอนที่จะวัดหรือขยายมันเป็นไปได้ที่จะตรวจจับเสียงพื้นหลังแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตรงของสูญญากาศและทำให้การเบี่ยงเบนควบคุมจากสถานะพื้นดินนี้สร้างขึ้นโดยนักวิจัย"อธิบายข่าวประชาสัมพันธ์-
ตอนนี้ทีมกำลังทดสอบว่าเทคนิคของพวกเขามีความแม่นยำเพียงใดและพวกเขาสามารถเรียนรู้ได้มากแค่ไหน
แม้ว่าผลลัพธ์จนถึงตอนนี้น่าประทับใจ แต่ก็ยังมีโอกาสที่ทีมอาจจะได้รับการวัดที่อ่อนแอซึ่งเรียกว่าการวัดประเภทหนึ่งที่ไม่รบกวนสถานะควอนตัม แต่ไม่ได้บอกนักวิจัยเกี่ยวกับระบบควอนตัมมากนัก
หากพวกเขาสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมโดยใช้เทคนิคนี้พวกเขาต้องการใช้มันต่อไปเพื่อตรวจสอบ 'สถานะควอนตัมของแสง' ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่มองไม่เห็นของแสงในระดับควอนตัมที่เราเพิ่งเริ่มเข้าใจ
จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติมเพื่อทำซ้ำการค้นพบของทีมและแสดงให้เห็นว่าการทดลองของพวกเขาใช้งานได้จริง แต่มันเป็นขั้นตอนแรกที่ยอดเยี่ยม
การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในธรรมชาติ.
