Vedci použili umelý atóm, aby ukázali možnosť udržať Schrödingerovu mačku nažive na dobu neurčitú, ako aj urýchliť začiatok jej zániku. Na to a to sa nemusíte ani pozerať do škatule, v ktorej táto mačka zvyčajne sedí (alebo nesedí). Použitie klasických analógií, ako je toto, sa môže zdať príliš zjednodušené alebo nepárne, ale pre vedu je to veľmi dôležité. Ukazujú, ako sa realita nachádza na základnej úrovni, a môžu viesť k lepším nástrojom, ktoré fyzici používajú v kvantovom inžinierstve.
Vedci z Washingtonskej univerzity v St. Louis sa rozhodli pre istotu zistiť, či je potrebné zbierať informácie z kvantového systému vôbec - alebo, jednoduchšie, pozerať sa na časticu - aby ovplyvnili jeho správanie. Možno „brzdenie“bude stačiť?
Varovanie spojlera: Zistili, že nie je potrebné ich sledovať.
Trocha histórie: mačka, skrinka a Zenoove efekty
Ak niekto nevie, aký druh Schrödingerovej mačky, spomíname si na legendu. Podľa kodanskej interpretácie kvantovej mechaniky nemá fyzikálny objekt (ako atóm) žiadne konkrétne vlastnosti, kým ho nemeriame. Fyzik Erwin Schrödinger v reakcii navrhol myšlienkový experiment. Navrhol, že ak je táto interpretácia správna, mohli by sme rádioaktívnu látku vložiť do malej nádoby vedľa Geigerovho počítadla, pripútať ju k kladivu a kladivo umiestniť nad kyslú kapsulu tak, aby ju drvila, keď sa atóm rozpadá.
Ak to všetko vložíme do škatule s mačkou, nebudeme schopní zmerať vlastnosti atómu, pretože pokiaľ vieme, atóm sa súčasne rozpadol a nerozpadol sa (preto má polčas rozpadu). V dôsledku toho bude mačka nažive a mŕtvych súčasne, kým sa nepozeráme dovnútra.
Toto je legenda. Má však dvojité dno.
Propagačné video:
V roku 1974 vedci položili otázku: Závisí životnosť nestabilného systému od meracieho zariadenia?
Tento paradox sa stal známym ako kvantový Zeno efekt: Čo sa stane, ak neustále pozorujeme nestabilný atóm? Rozpadne sa?
Podľa Zenoovho efektu nebude pri stálom pozorovaní nikdy emitovať jednu časticu žiarenia. V roku 1989 sa to prvýkrát ukázalo na experimente Národného inštitútu pre normy a technológie USA a podivná hypotéza sa stala zvláštnou realitou.
O desať rokov neskôr bol navrhnutý opačný efekt Zeno - Antisenonov efekt. Časté meranie rádioaktívneho atómového jadra môže v závislosti od procesu urýchliť jeho rozpad.
Zostáva iba pochopiť, čo je „dimenzia“.
Ak chcete merať niečo ako rádioaktívny atóm, pozorovať ho a prečítať jeho parametre a vlastnosti, musíte s ním nejako interagovať, aby informácie vychádzali v určitej podobe. V tomto procese sa veľa možností atómu zrúti do jediného výsledku, ktorý vidíme. Je to však kolaps príčinou Zenoovho efektu? Alebo je možné urýchliť alebo spomaliť rozpad atómu bez toho, aby došlo k jeho kolapsu do absolútneho stavu?
Zeno vs. Antisenon
To všetko nás privádza späť k experimentu, ktorý uskutočnila University of Washington.
Vedci určili, či by prenos informácií mal vynútiť účinok Zeno alebo Antiseno, a používali zariadenie, ktoré sa v mnohých ohľadoch správa ako atóm s mnohými energetickými stavmi.
Tento „umelý atóm“bol schopný otestovať hypotézu, ako môžu energetické účinky - elektromagnetické režimy - ovplyvniť tieto účinky.
„Miera atómového rozkladu závisí od hustoty možných energetických stavov alebo elektromagnetických režimov pre danú energiu,“hovorí výskumník Keiter Merch. „Aby sa atóm rozpadol, musí v jednom z týchto režimov vyžarovať fotón. Viac režimov znamená viac spôsobov rozpadu, teda rýchlejší rozpad “.
Podobne menej režimov znamená menej možností rozpadu, čo vysvetľuje, prečo sa atómový hrniec pod neustálym dohľadom nikdy nezvára. Merch a jeho tím boli schopní manipulovať s počtom režimov v ich umelom atóme pred použitím štandardných meraní, skontrolovaním jeho stavu každú mikrosekundu a zrýchlením alebo spomalením jeho „rozpadu“.
„Tieto merania predstavujú prvé pozorovanie dvoch Zeno efektov v zjednotenom kvantovom systéme,“hovorí Merch.
Vedci urobili takzvané kvázi-meranie, ktoré vytvára rušenie bez toho, aby viedlo k zrúteniu atómového stavu, aby sa ubezpečil, že to bolo pozorovanie alebo rušenie. Nikto nevedel, aký bude výsledok.
„Ale údaje zhromaždené po celý deň sústavne ukazujú, že kvázi-merania produkovali Zeno efekty rovnakým spôsobom ako konvenčné merania,“hovorí Merch.
Dôsledkom toho je narušenie procesu merania a nie priame meranie samotné, ktoré vedie k objaveniu sa účinkov Zeno a Antiseno.
S týmto vedomím môžeme použiť nové metódy riadenia kvantových systémov pomocou dynamiky Zeno.
Čo to všetko znamená pre chudobnú Schrödingerovu mačku?
"Zeno efekt hovorí, že ak testujeme mačku, vynulujeme hodiny rozpadu a zachránime životnosť mačky," hovorí vedec Patrick Harrington. „Trik je v tom, že účinky Zena sú o porušení, nie o informáciách, takže sa nemusíte ani pozerať do skrinky, aby ste ich spustili. Rovnaké účinky sa prejavia, iba ak zatrasiete krabicou. “
ILYA KHEL