Novi paradoks kvantne mehanike: fenomen "kvantne češirske mačke"

„Vidio sam mačke bez osmijeha. Ali osmijeh bez mačke! .. ”iznenadila se Alice putujući po zemlji čudesa. Ali u kvantnom svijetu „mačke“ i „osmijesi“ mogu postojati daleko jedan od drugog: znanstvenici su pokazali da neutroni ponekad putuju odvojeno od vlastitih magnetskih trenutaka. Prema zakonima kvantne fizike, čestice mogu istovremeno biti u različitim stanjima. Ako se, na primjer, neutronski snop podijeli na dva koristeći silicijski kristal, pojedini će neutroni imati poteškoće s "izborom puta" i završit će na dvije putanje istovremeno - u kvantnoj superpoziciji oba moguća stanja. Takvu postavku (neutronski interferometar) koristila je skupina znanstvenika s Bečkog tehnološkog sveučilišta, francuskog Instituta Laue Langevin u Grenobleu i sa Sveučilišta Sergie Pontoise i sveučilišta Chapman u Kaliforniji, kako bi dokazali postojanje „kvantnih češirskih mačaka“.

Paradoks „kvantne češirske mačke“: neutroni („mačke“) mogu se kretati gornjim putem, dok se na leđima pojavljuju leđa („osmijesi“).

Na neutronskom interferometru neutronski snop podijeljen je u dva dijela. Čestice koje slijede različitim putanjama su "prebačene" u suprotna stanja, razlikujući se u znaku projekcije spina u smjeru gibanja neutrona. Zatim su grede ponovno kombinirane i poslane u detektor, koji je detektirao samo neutrone s pozitivnom projekcijom spina koji je prošao prvom stazom. Ako na ovaj put stavite filter koji filtrira dio neutrona, detektor će pokazati smanjenje njihovog broja. Ako filter postavite na drugi put, to se neće odraziti na očitanjima detektora. Neutroni imaju nonrolo spin, koji stvara magnetski trenutak ovih čestica i može se mijenjati ako su izloženi vanjskom magnetskom polju. Pri smanjivanju neutronskih snopa nastaje određeni obrazac interferencije koji bi se trebao promijeniti čak i s malom promjenom vrtnje čestica. No, pod utjecajem magnetskog polja na prvu (registriranu) zraku, eksperimentari nisu vidjeli nikakav učinak! Dok je magnetsko polje primijenjeno na putanju druge (zanemarene) zrake utjecalo na interferencijski uzorak.

Dakle, samo su neutroni koji su prošli prvom stazom interaktivno djelovali s mjernim uređajem, ali samo se drugi put pokazao da je osjetljiv na utjecaj magnetskog polja. Sustav se ponašao kao da su čestice odvojene od svojih svojstava. Ovaj fenomen može biti od praktičnog interesa: odvajanje čestica i njihovo centrifugiranje smanjit će buku koja utječe na rezultate mjerenja visoke preciznosti temeljenih na principu kvantne interferencije.

Članak je objavljen u časopisu Popular Mechanics (br. 10, listopad 2014). Sviđa li vam se članak?

Najzanimljivije vijesti iz svijeta znanosti: svježa otkrića, fotografije i nevjerojatne činjenice u vašem mailu. U redu Slažem se s pravilima web stranice Hvala. Poslali smo potvrdu na vašu e-poštu.

Preporučeno

Pica: priča o dugovječnom svijetu izrezanog oružja
2019
10 obećavajućih svemirskih kolonija
2019
Kotači s uglovima: izumite kotač
2019