Ένα νέο ρεκόρ στις κβαντικές υπερθέσεις!
Η αρχή της κβαντικής υπέρθεσης είναι μια θεμελιώδης έννοια της φυσικής και η βάση πολυάριθμων κβαντικών τεχνολογικών εφαρμογών. Όμως εξακολουθεί να θεωρείται μυστηριώδης, διότι δεν παρατηρούμε τα βασικά χαρακτηριστικά της σε μακροσκοπικές κλίμακες της καθημερινής μας ζωής. Γι αυτό έχουν ενδιαφέρον τα πειράματα τα οποία μας δείχνουν ότι η κβαντομηχανική συμπεριφορά είναι παρατηρήσιμη σε πολυπλοκότερα αντικείμενα με όλο και μεγαλύτερα μεγέθη. Ένα τέτοιο πείραμα περιγράφεται από τους Pedalino et al σε δημοσίευση στο περιοδικό Nature με τίτλο «Probing quantum mechanics with nanoparticle matter-wave interferometry» .
Η κβαντομηχανική συμπεριφορά των ηλεκτρονίων μπορεί να αποδειχθεί με το γνωστό πείραμα της κυματικής συμβολής. Όμως ενώ τα ηλεκτρόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια με ελάχιστη μάζα, όσο η μάζα των σωματιδίων του πειράματος αυξάνεται, τόσο δυσκολότερο είναι να παρατηρηθεί η κβαντική τους συμβολή, κυρίως λόγω της ισχυρότερης αλληλεπίδρασής τους με το περιβάλλον.
Οι ερευνητές Pedalino et al πραγματοποίησαν συμβολομετρία ύλης-κύματος χρησιμοποιώντας νανοσωματίδια νατρίου με μάζα περίπου 170.000 amu τo καθένα, που αντιστοιχούν σε περισσότερα από 7.000 άτομα νατρίου ανά νανοσωματίδιο! Και παρατήρησαν ξεκάθαρη κβαντική συμβολή των νανοσωματιδίων. Η κίνηση των νανοσωματιδίων νατρίου δεν ήταν εντοπισμένη και έπρεπε να περιγραφεί από μια κυματοσυνάρτηση που εκτείνεται σε περιοχές πολύ μεγαλύτερες από τα ίδια τα σωματίδια. Που σημαίνει ότι εμφάνιζαν σαφή κυματομηχανική συμπεριφορά χωρίς να ακολουθούν τις καθορισμένες τροχιές των κλασικών σωματιδίων.
Στο πείραμα των Pedalino et al η μάζα των νανοσωματιδίων που χρησιμοποιήθηκαν είναι μεγαλύτερη κατά τουλάχιστον μια τάξη μεγέθους σε σχέση με προηγούμενα παρόμοια πειράματα. Ας σημειωθεί ότι το φαινόμενο που παρατηρήθηκε προφανώς είναι συμβατό με τις προβλέψεις της γνωστής κβαντικής μηχανικής και δεν χρειάζεται κάποια εναλλακτική θεωρία για να εξηγηθεί. Απλά επεκτείνει τα όρια των μαζών στα οποία η κβαντική τους συμπεριφορά μπορεί να παρατηρηθεί.
Τι σχέση το εν λόγω πείραμα με τoν γάτo του Σρέντιγκερ που περιγράφει η παρακάτω εικόνα;
Τo πείραμα των Pedalino et al μπορεί να μην ακούγεται σαν το πείραμα με τον γάτο του Σρέντιγκερ, περιγράφει όμως παρόμοια κβαντικά φαινόμενα. Τέτοιου είδους πειράματα διερευνούν τα όρια στα οποία μπορεί να διατηρηθεί η κβαντική συνοχή σε συστήματα με αυξανόμενη μάζα και πολυπλοκότητα. Στο μέλλον ίσως θα μπορούσαν να επιχειρήσουν την παρατήρηση κβαντικών υπερθέσεων ακόμα και ζωντανών οργανισμών – ίσως όχι γάτων, αλλά μικροοργανισμών όπως τα βακτηρίδια ή ιοί!
διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: Schrödinger’s cat just got bigger: quantum physicists create largest ever ‘superposition’- https://www.nature.com/articles/d41586-026-00177-9
Κατηγορίες:ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ
physicsgg 
Σε ποια θερμοκρασία ήταν αυτά τα νανοσωματίδια;
Δεν νομιίζω ότι στις θερμοκρασίες που ευνοείται η εμφάνιση κβαντικών συμπεριφορών στο μακρόκοσμο, γίνεται να υπάρχει μια ζωντανή γάτα!
Τι λέτε;
Η δέσμη των νανοσωματιδίων νατρίου των Pedalino και λοιπών δημιουργήθηκε στους -196 ºC σε εξαιρετικά υψηλό κενό. Αλλά και να επιβίωναν οι γάτες σε τέτοιες θερμοκρασίες είναι αδύνατον να παρατηρηθούν κβαντικά φαινόμενα.
Ωραίος τίτλος!
Γράφετε ότι : Εφόσον δεν έχουμε ανοίξει το κουτί, σύμφωνα με την κβαντομηχανική η κατάσταση του γάτου είναι μια υπέρθεση των δυο δυνατών καταστάσεων: είναι ταυτόχρονα και ζωντανή και νεκρή.
Θα μου επιτρέψετε να εκφράσω μία διαφορετική άποψη. Η σχολή της Κοπεγχάγης αναφέρει ότι η υπέρθεση είναι μία μαθηματική συνάρτηση που δεν έχει σχέση με την πραγματικότητα. Απλά μέσω αυτής μπορούμε να υπολογίσουμε πιθανότητες. Έτσι δεν μπορούμε ν’ αποφανθούμε αν η γάτα είναι ζωντανή ή νεκρή πριν ανοίξουμε το κουτί. Για το μόνο που μπορούμε ν’ αποφανθούμε είναι οι πιθανότητες για να βρούμε τη γάτα ζωντανή ή νεκρή όποτε και όταν ανοίξουμε το κουτί.
Η εφαρμογή της αρχής της επαλληλίας σε κλασικά αντικείμενα όπως οι γάτες οδηγεί προφανώς σε παράλογα συμπεράσματα. Μια γάτα μπορεί να είναι ή ζωντανή ή νεκρή. Πρόκειται για δυο φυσικά πραγματοποιήσιμες καταστάσεις μιας γάτας. Αν ίσχυε η κβαντομηχανική στο μακρόκοσμο τότε θα μπορούσε να είναι δυνατή οποιαδήποτε επαλληλία των καταστάσεων νεκρής και ζωντανής γάτας και η γάτα θα μπορούσε να είναι ζωντανή και νεκρή ταυτόχρονα. Αλλά για να ορίσουμε την θεωρία της κβαντομηχανικής στην ουσία το μόνο που χρειαζόμαστε είναι μια πολύ γενική απαίτηση: να μην ισχύει η αρχή της επαλληλίας για μακροσκοπικά αντικείμενα (όπως οι γάτες).
Τίθεται λοιπόν το ερώτημα: ποιό είναι το όριο πέρα από το οποίο μεταβαίνουμε από τον κβαντικό στον κλασικό κόσμο; Και πάνω σ’ αυτό προβληματίζονται πολλοί θεωρητικοί και πειραματικοί φυσικοί. Όπως αυτοί που υπογράφουν την δημοσίευση στο Nature («Probing quantum mechanics using nanoparticle Schrödinger cats«), στην οποία αναφέρεται η ανάρτηση.
Αναρωτιέμαι μήπως η θερμοκρασία ή ο αριθμός μικροκαταστάσεων μπορούν να παίξουν κάποιο ρόλο στον καθορισμό αυτού του ορίου.
Μήπως η επαλληλία πάρα πολλών παρόμοιων καταστάσεων «σβήνει» την κβαντική συμπεριφορά;
Μήπως η μάζα να παίζει μικρότερο ρόλο από αυτά;
Ρωτάω, δεν απαντώ.
Αν ο μικρόκοσμος μπορεί να επηρεάσει άμεσα και μονοσήμαντα τον μακρόκοσμο, τότε η κβαντομηχανική ή ισχύει ή δεν ισχύει και στους δύο κόσμους σε ότι αφορά την επαλληλία των καταστάσεων. Δεν μπορεί να είναι πραγματικά επαλληλία στον ένα κόσμο αλλά παράλογο συμπέρασμα στον άλλο. Μπορεί να είναι όμως μία μαθηματική συνάρτηση και ένα μοντέλο για να να υπολογίσουμε πιθανότητες – δλδ. πόσες γάτες θα βρούμε ζωντανές και πόσες νεκρές.
Πολύ ενδιαφέρουσα σκέψη κατά πόσο η κβαντομηχανικη επιδρά κ επηρεάζει τον μικρόκοσμο κ μακρόκοσμο, η σχέση μεταξύ των κ αν υπαρχει προδιεγραμενη κατάληξη εμπλοκής. Τελικά που βρισκόμαστε; Κάποιες ιδέες δύσκολα πειραματικά αποδεικνύονται έως κ αδύνατον όσον αφορά τον φυσικό κ πραγματικό κόσμο. Κάπου εμπλέκονται κ μεταφυσικά φαινόμενα; Κάποτε μάθαμε ότι ο φυσικός κόσμος είναι μαθηματικά φτιαγμένος αλλά κ κβαντομηχανικη τα αναιρεί όλα αυτά;
όχι. Δεν μάθαμε πουθενά κάτι τέτοιο.
Δεν μάθαμε πουθενά ότι εμπλέκονται κάπου μεταφυσικά φαινόμενα. Ούτε καν για λόγους αισθητικής.
Δεν μάθαμε πουθενά ότι ο φυσικός κόσμος είναι μαθηματικά φτιαγμένος (αν και το ταίριασμά του με τα μαθηματικά φαίνεται παράλογα μεγάλο).
Δεν μάθαμε πουθενά ότι η κβαντομηχανική αναιρεί αυτό το παράλογο ταίριασμα της φύσης με τα μαθηματικά (ούτε κατ’ ελάχιστο).
Δεν μάθαμε πουθενά ότι η κβαντομηχανική αναιρεί την αιτιότητα. (Στην εξίσωση Schrödinger το δυναμικό είναι η «αιτία» και η κυματοσυνάρτηση είναι το «αποτέλεσμα». Αν αυτό δεν μας αρκεί, φταίει ο εγκέφαλός μας που είναι πολύ ανθρωποκεντρικός.)
Βεβαίως, στο ίντερνετ ή στα καφενεία μπορούν κάποιοι να σε πείσουν ακόμα και ότι εσύ δεν είσαι εσύ!