Oamenii de știință au folosit atomul artificial pentru a arăta posibilitatea de a menține pisica Schrödinger vie pentru o perioadă nedeterminată, precum și pentru a accelera debutul morții sale. Pentru asta și pentru asta, nici nu trebuie să te uiți în cutia în care această pisică chiar stă (sau nu stă). Utilizarea analogiilor clasice ca aceasta poate părea prea simplificată sau ciudată, dar pentru știință este foarte important. Ele arată cum se găsește realitatea la un nivel fundamental și pot duce la instrumente mai bune pe care fizicienii le folosesc în inginerie cuantică.
Oamenii de știință de la Universitatea din Washington, din St. Poate că „frânarea” va fi suficientă?
Alertă spoiler: S-au gândit că nu este nevoie să urmăriți.
Un pic de istorie: pisica, cutia și efectele lui Zeno
Dacă cineva nu știe ce fel de pisică a lui Schrödinger, amintim legenda. Conform interpretării de la Copenhaga a mecanicii cuantice, un obiect fizic (ca un atom) nu are proprietăți specifice până când îl măsurăm. Ca răspuns, fizicianul Erwin Schrödinger a propus un experiment de gândire. El a sugerat că dacă această interpretare este corectă, am putea pune substanța radioactivă într-un recipient mic de lângă contorul Geiger, să legăm blatul de un ciocan și să așezăm ciocanul peste capsula de acid, astfel încât să o zdrobească pe măsură ce atomul se descompune.
Dacă am așeza toate acestea într-o cutie cu o pisică, nu vom putea măsura proprietățile atomului, pentru că, din câte știm, atomul s-a descompus simultan și nu a decăzut (de aceea are o perioadă de înjumătățire). În consecință, pisica va fi în viață și moartă în același timp, până când vom privi în interior.
Aceasta este legenda. Dar are un fund dublu.
Video promotional:
În 1974, oamenii de știință au pus întrebarea: durata de viață a unui sistem instabil depinde de un dispozitiv de măsurare?
Acest paradox a devenit cunoscut sub numele de efectul cuantic de Zenon: Ce se întâmplă dacă observăm continuu un atom instabil? Se va dezintegra?
Conform efectului Zeno, sub observare constantă, nu va emite niciodată o singură particulă de radiații. În 1989, acest lucru a fost demonstrat pentru prima dată într-un experiment realizat de Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA, iar o ipoteză ciudată a devenit o realitate ciudată.
Zece ani mai târziu, a fost propus efectul opus Zeno - efectul Antisenon. Măsurarea frecventă a unui nucleu atomic radioactiv poate accelera degradarea acestuia, în funcție de proces.
Rămâne doar să înțelegem care este o „dimensiune”.
Pentru a măsura ceva precum un atom radioactiv, pentru a-l observa și a-i citi parametrii și proprietățile, trebuie să interacționați cumva cu acesta, astfel încât informația să iasă într-o anumită formă. În acest proces, numeroasele posibilități ale atomului se prăbușesc într-un singur rezultat, pe care îl vedem. Dar aceasta este prăbușirea cauzei efectului Zeno? Sau este posibil să accelereze sau să încetinească descompunerea unui atom fără a duce la prăbușirea acestuia într-o stare absolută?
Zeno vs. Antisenon
Toate acestea ne readuc la un experiment realizat de Universitatea din Washington.
Pentru a stabili dacă transmisia de informații ar forța efectul Zeno sau Antiseno, oamenii de știință au folosit un dispozitiv care în multe feluri se comportă ca un atom cu multe stări energetice.
Acest „atom artificial” a fost capabil să testeze ipoteza modului în care statele energetice - modurile electromagnetice - ar putea influența aceste efecte.
„Rata de descompunere atomică depinde de densitatea posibilelor stări energetice sau a modurilor electromagnetice pentru o anumită energie”, spune cercetătorul Keiter Merch. „Pentru ca un atom să se descompună, trebuie să emită un foton într-unul din aceste moduri. Mai multe moduri înseamnă mai multe modalități de descompunere, deci o degradare mai rapidă”.
De asemenea, mai puține moduri înseamnă mai puține opțiuni pentru descompunere, ceea ce explică de ce un vas atomic sub supraveghere constantă nu se va suda niciodată. Merch și echipa sa au fost capabili să manipuleze numărul de moduri din atomul lor artificial înainte de a utiliza măsurători standard, verificându-și starea la fiecare microsecundă și accelerând sau încetinind „decăderea”.
„Aceste măsurători reprezintă prima observare a două efecte Zenon într-un sistem cuantic unificat”, spune Merch.
Pentru a se asigura că observația sau interferența s-au dovedit a fi cheie, oamenii de știință au realizat o așa-numită cvasi-măsurare, care creează interferențe fără a duce la prăbușirea stării atomice. Nimeni nu știa care va fi rezultatul.
„Dar datele colectate toată ziua au arătat constant că cvasi-măsurările au produs efecte Zeno în același mod ca și măsurătorile convenționale”, spune Merch.
În consecință, încălcarea în procesul de măsurare și nu măsurarea în sine este cea care duce la apariția efectelor Zeno și Antiseno.
Știind acest lucru, putem aplica noi metode de control a sistemelor cuantice folosind dinamica Zeno.
Ce înseamnă toate acestea pentru pisica săracului Schrödinger?
„Efectul Zeno spune că, dacă testăm pisica, vom reseta ceasul de descompunere și vom salva viața pisicii”, spune omul de știință Patrick Harrington. „Dar trucul este că efectele lui Zeno sunt legate de încălcări, nu de informații, așa că nici nu trebuie să te uiți în cutie pentru a le declanșa. Aceleași efecte vor avea loc dacă agitați doar cutia.
ILYA KHEL
