ความแปลกประหลาดของโลกของขนาดเล็กมากที่อนุญาตให้อนุภาคอยู่ในสองรัฐในครั้งเดียวอาจขยายไปถึงเครื่องชั่งขนาดใหญ่การศึกษาใหม่สองครั้งเปิดเผย หากการวิจัยพิสูจน์ได้ว่าเป็นจริงนั่นจะช่วยเสริมความถูกต้องของการทดลองทางความคิดที่แนะนำว่าแมวสามารถมีชีวิตอยู่และตายในเวลาเดียวกัน
ความคิดที่เรียกว่าแมวของSchrödingerหลังจากนักฟิสิกส์เออร์วินSchrödingerผู้เสนอในปี 1935 เป็นเช่นนี้: ใส่แมวในกล่องที่มีขวดก๊าซพิษ ขวดเปิดเมื่อโลหะกัมมันตรังสีชิ้นเล็ก ๆ ปล่อยอนุภาคอัลฟ่า (นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) ตามที่มันสลายตัว การเปล่งอนุภาคอัลฟ่าเป็นกระบวนการควอนตัมกลไกซึ่งหมายความว่าไม่ว่าจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดนั้นเป็นแบบสุ่ม
กลศาสตร์ควอนตัมบอกว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะรู้ว่าการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้น (และแมวตาย) เว้นแต่จะมีการวัดหนึ่ง - นั่นคือเว้นแต่ว่าอนุภาคอัลฟ่าจะโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมในทางที่ผู้สังเกตเห็นสามารถมองเห็นได้ จนกระทั่งเกิดขึ้นอนุภาคอัลฟ่าจะถูกปล่อยออกมาและไม่ปล่อยออกมาในเวลาเดียวกัน แมวเป็นทั้งตายและมีชีวิตอยู่รัฐที่เรียกว่าการซ้อนทับ- การเปิดกล่องเป็นการวัด - หนึ่งเห็นผลของอนุภาคอัลฟ่าเป็นแมวที่ตายแล้วหรือไม่มีอนุภาคอัลฟ่าเป็นชีวิต -9 ความลึกลับที่ยังไม่ได้แก้ไขมากที่สุดในฟิสิกส์-
ในการศึกษาใหม่สองรายการโดยมีรายละเอียดในวารสาร Nature Nature ฉบับวันที่ 21 กรกฎาคมนักวิจัยใช้อนุภาคของแสงหรือโฟตอนเพื่อทดสอบขีด จำกัด ของการซ้อนทับดังกล่าว หากไม่มีการ จำกัด จำนวนอนุภาคหรือโฟตอนที่คุณสามารถใส่ลงในระบบควอนตัมนั่นหมายความว่าแมวนั้นทั้งตายและมีชีวิตอยู่ในครั้งเดียวและการวัดสถานะของมันทำให้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่อธิบาย (เรียกว่าฟังก์ชั่นคลื่น)
ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งที่เรียกว่าการตีความของโลกจำนวนมากจะเป็นสิ่งที่แปลกประหลาด: รัฐที่เป็นไปได้ทั้งหมดเป็นจริงและเมื่อฟังก์ชั่นคลื่นยุบไปสู่รัฐเดียวเราก็แค่ประสบกับหนึ่งในจักรวาลที่มีอยู่พร้อมกันซึ่งผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทุกอย่างเกิดขึ้น เมื่อฟังก์ชั่นคลื่นยุบเรา (และแมว) จำประวัติศาสตร์หนึ่ง - แมวที่ตายแล้ว - แต่มีจักรวาลอื่นที่แมวยังมีชีวิตอยู่
เข้าไปในโฟตอน
การทดลองทั้งสองดำเนินการที่มหาวิทยาลัยคาลการีของแคนาดาและอื่น ๆ ที่มหาวิทยาลัยเจนีวาในสวิตเซอร์แลนด์มีโฟตอนเพียงพอที่จะมองเห็นด้วยตาเปล่าซึ่งแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติควอนตัมของพวกเขาสามารถทำ macroscopic นักวิจัยกล่าว
ในการทดลองสองครั้งนักวิจัยวัดสถานะควอนตัม - กลุ่มของคุณสมบัติทางกายภาพรวมถึงโพลาไรซ์และเฟส - ของแสงโดยใช้โพลาไรเซชันหรือมุมที่โฟตอนหมุน หนึ่งสามารถเห็นโพลาไรเซชันในขณะที่สวมแว่นกันแดดโพลาไรซ์และเอียงศีรษะขณะดูที่หน้าจอของสมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์ หน้าจอจะดูเป็นสีดำจนกว่าศีรษะจะเอียงเป็นมุมที่แน่นอน
ในขณะที่เทคนิคที่แน่นอนนั้นแตกต่างกันเล็กน้อยในการทดลองทั้งสองทีมทั้งสองทีมขยายสถานะของโฟตอนเดียวเข้าไปในโฟตอนอื่น ๆ อีกมากมายจากนั้นก็คืนค่าให้กลายเป็นสถานะเดิม เมื่อโฟตอนเข้าไปพัวพันกับโฟตอนอื่น ๆ สถานะของโฟตอนจะได้รับผลกระทบจากสภาวะของอนุภาคที่พันกันด้วย
การวัดโพลาไรเซชันหลังจากการฟื้นฟูบอกกับนักวิจัยว่าการพัวพันควอนตัมกับโฟตอนอื่น ๆ เกิดขึ้น -การพัวพันควอนตัมทำงานอย่างไร (อินโฟกราฟิก)-
นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามดูว่าระบบควอนตัมมีขนาดใหญ่เพียงใดก่อนที่มันจะสูญเสียธรรมชาติควอนตัม “ มันเป็นหนึ่งในไม่กี่คนคำถามที่ยังไม่ได้ตอบในฟิสิกส์สมัยใหม่, "Alexander Lvovsky ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และผู้เขียนนำของ University of Calgary Paper กล่าว
สถานะซ้อนทับ
การทดลองใหม่ไม่ใช่เพียงการแสดงสถานะการซ้อนทับ
ในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บาร่าได้สร้าง resonator - โดยทั่วไปคือส้อมปรับแต่งขนาดเล็ก - ขนาดของพิกเซลบนหน้าจอคอมพิวเตอร์และนำไปสู่สถานะที่ซุปเปอร์โพสต์ซึ่งทั้งคู่สั่นและไม่สั่นในเวลาเดียวกัน แต่นั่นไม่ได้เป็นระบบที่กว้างขวางเหมือนในเอกสารล่าสุดสองฉบับ
“ การทดลองนั้นสอดคล้องกับ Quanta หนึ่งครั้ง” Nicolas Gisin ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเจนีวากล่าวซึ่งเป็นผู้นำทีมวิจัยชาวสวิสกล่าว "ลองนึกภาพมอเตอร์กลไกนาโนที่ไม่แสดงความผันผวนและ 500 รัฐนั่นจะเป็นของเรา"
ในอนาคตทั้งสองกลุ่มจะพยายามขยายไปยังระบบที่ใหญ่กว่าซึ่งแทนที่จะแปลสถานะควอนตัมจากโฟตอนเดียวเป็นโฟตอนขนาดใหญ่พวกเขาจะพยายามแปลสถานะของกลุ่มใหญ่หนึ่งไปอีกกลุ่มหนึ่ง แต่การทดลองนั้นจะเป็นเรื่องยากเพราะเพื่อรักษาผลกระทบควอนตัมกลุ่มของอะตอมหรือโฟตอนจะต้องแยกออกจากสภาพแวดล้อมโดยรอบอย่างสมบูรณ์หรือสถานะการซ้อนทับจะถูกทำลาย "มีการโจมตีอีกหลายมุม" ด้วยอนุภาคมากขึ้น Lvovsky กล่าว
ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด-
