انجام عظیم ترین آزمایش تاریخ پارادوکس فیزیک

در عظیم‌ترین آزمایش تا به امروز، فیزیکدانان پارادوکس بزرگی را در مکانیک کوانتومی بررسی کرده‌ و دریافتند: این یافته حتی برای ابرهایی با صدها اتم نیز صدق می کند.

به گزارش سیناپرس، تیمی از فیزیکدانان به رهبری پائولو کولچیاگی (Paolo Colciaghi) و یفان لی (Yifan Li) از دانشگاه بازل در سوئیس با استفاده از دو چگالش بوز-انیشتین در هم تنیده که هر کدام از ۷۰۰ اتم تشکیل شده است، نشان دادند: پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن (EPR) افزایش می یابد.

محققان می گویند: این یافته پیامدهای مهمی برای مترولوژی کوانتومی دارد که به مطالعه اندازه گیری اشیا تحت نظریه کوانتومی می پردازد. محققان در مقاله خود می نویسند: نتایج ما نشان دهنده اولین مشاهده پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن با سیستم های چند ذره ای عظیم و جدا از هم فضایی است. دانشمندان دریافتند که با افزایش اندازه سیستم به بیش از هزار ذره عظیم، تضاد بین مکانیک کوانتومی و رئالیسم محلی از بین نمی رود.

کولچیاگی توضیح می دهد: یکی از ابزارهایی که ما برای بستن یکی از شکاف ها استفاده می کنیم، مکانیک کوانتومی است، نظریه ای که در اوایل قرن بیستم مطرح و توسط فیزیکدان نیلز بور برای توصیف چگونگی رفتار ماده اتمی و زیراتمی مطرح شد. در این قلمرو کوچک، فیزیک کلاسیک شکسته می شود چراکه قوانین قدیمی دیگر اعمال نشده و باید قوانین جدیدی وضع شود.

اما مکانیک کوانتومی خالی از ایراد نیست و در سال ۱۹۳۵، سه فیزیکدان مشهور حفره ای قابل توجه پیدا کردند. آلبرت انیشتین، بوریس پودولسکی و ناتان روزن پارادوکس معروف اینشتین-پودولسکی-روزن را توصیف کردند.

هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند، اما با درهم تنیدگی کوانتومی، چیزی که انیشتین از آن به عنوان عمل شبح وار در فاصله یاد می کند، کمی مشکل ایجاد می شود. این همان جایی است که دو یا چند ذره به هم مرتبط می شوند تا خواص آنها به هم مرتبط شوند. مثلاً اگر یک ذره به یک طرف بچرخد، ذره دیگر به طرف دیگر بچرخد. به گزارش سیناپرس، این ذرات این پیوند را حتی در فواصل زیاد حفظ می ‌کنند و چگونگی و دلیل آن مشخص نیست. دانشمندان می دانند که اگر خواص یک ذره را اندازه گیری کنید، می توانید خواص ذره دیگر را حتی در آن فاصله استنباط کنید.

با این حال، تحت مکانیک کوانتومی، ذره تا زمانی که آن را اندازه‌ گیری نکنید، این ویژگی‌ها را نخواهد داشت و در مکانیک کوانتومی، اگر یک خاصیت ذره، مانند موقعیت آن را بدانید، نمی ‌توانید خاصیت دیگری مانند تکانه آن را با قطعیت بدانید.

بنابراین، پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن پیچیده است. وقتی یک ذره را در یک سیستم درهم تنیده اندازه گیری می کنید، آن اندازه گیری به نحوی بر ذره دیگر تأثیر می گذارد، حتی اگر اندازه گیری به صورت محلی انجام نشود. بنابراین، پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن نشان می دهد که نظریه مکانیک کوانتومی ناقص است. این به طور کامل واقعیت کیهانی را که ما در آن زندگی می ‌کنیم توصیف نمی ‌کند.

محققان دو چگالش بوز-اینشتین را با استفاده از دو ابر که هر کدام از ۷۰۰ اتم روبیدیم- ۸۷ تشکیل شده بود، تولید کردند. آنها این میعانات را تا ۱۰۰ میکرومتر از هم جدا کرده و خواص را اندازه گرفتند. دانشمندان دریافتند که به نظر می رسد خواص دو میعانات به گونه ای مرتبط هستند که نمی توان آن را به شانس تصادفی نسبت داد، که نشان دهنده پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن در مقیاسی بسیار بزرگتر از آزمایش های قبلی بل است.

به گزارش سیناپرس، نمایش درهم تنیدگی انیشتین-پودولسکی-روزن در ارتباط با جداسازی فضایی و آدرس‌پذیری فردی سیستم‌های درگیر، نه تنها از نقطه‌نظر اساسی مهم است، بلکه مواد لازم را برای بهره‌برداری از درهم‌تنیدگی انیشتین-پودولسکی-روزن در سیستم‌های چند ذره‌ای به عنوان یک منبع فراهم می‌ کند.

شرح کامل این تحقیق در مجله تخصصی Physical Review X منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه

No tags for this post.