|
Впервые увидели суперпозицию атомов
|
|
|
|
Вселенная — по крайней мере, такой, какой мы ее знаем, — по-видимому, управляется двумя всеобъемлющими принципами. В мире небесной механики Общая теория относительности Альберта Эйнштейна объясняет взаимосвязь между массой и энергией, а в области субатомного мира всем заправляет квантовая механика. Однако на протяжении почти столетия с этой универсальной формулировкой возникала довольно большая проблема — две теории на самом деле не согласуются.
|
|
|
|
Одним из ключевых камней преткновения является гравитация — Эйнштейн утверждает, что это эффект, вызванный искривлением пространства-времени, в то время как квантовые физики предполагают, что (в настоящее время теоретический) переносчик силы, известный как гравитон, опосредует гравитационное взаимодействие. В течение почти столетия ученые пытались найти доказательства, которые могли бы связать эти две великие теории воедино, но до сих пор счастливый брак оставался невозможным.
|
|
|
|
Теперь новое исследование, проведенное учеными из Австралийского национального университета (ANU) в Канберре, Университета Квинсленда и Университета Оклахомы, впервые экспериментально подтвердило, что импульс атомов может быть запутанным. Хотя ученые знали о запутанности атомов (и о запутанности импульса фотона) на протяжении десятилетий, это первое подтверждение запутанности импульса атома имеет решающее значение для нашего понимания этого явления — в основном потому, что атомы содержат массу и, таким образом, могут предоставить ученым возможность изучать квантовые эффекты и гравитационные силы одновременно. экспериментируйте. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
|
|
|
“Они демонстрируют нелокальность во внешнем движении атомов, а не внутренние степени свободы, такие как вращение”, - сказал Йогеш Шридхар, ведущий автор исследования и аспирант ANU, в заявлении для прессы. “Эти результаты укрепляют нашу уверенность и понимание квантовой теории, а также прокладывают путь к тестированию квантово-механических теорий на еще более крупных объектах реального мира”.
|
|
|
|
Для эксперимента Шридхар, ведущий исследователь Шон Ходжман (также из ANU) и остальные члены команды использовали три облака атомов холодного гелия, подвешенных в магнитной ловушке. Как только магниты были выключены, атомы попадали под действие силы тяжести и пропускали серию лазерных импульсов, которые создавали различные траектории, по которым атомы могли перемещаться с равной вероятностью. Эта установка известна как интерферометр Rarity-Tapster (специально разработанное оптическое устройство для измерения нелокальности или запутанности) в рамках так называемого теста неравенства Белла (который проверяет нелокальную природу частиц, в отличие от локального реализма Эйнштейна)..
|
|
|
|
“Для двух разделенных атомов, которые запутаны, если вы измените один из них, это мгновенно повлияет на другой”, - сказал Ходжман в заявлении для прессы. “Немного безумно думать, что мир устроен именно так, но мы показали, что такова природа реальности”.
|
|
|
|
Конечно, уже давно выдвигалась гипотеза, что материя может находиться в нескольких местах одновременно — по крайней мере, в некотором смысле — и при этом взаимодействовать сама с собой на больших расстояниях (Эйнштейн однажды классно описал эту концепцию как “жуткое действие на расстоянии”). Но ученые смогли проверить эту гипотезу только в последние годы благодаря достижениям в области методов контроля и измерения отдельных атомов.
|
|
|
|
“Представьте, что атомы движутся по разным траекториям в пространстве, они могут испытывать различные гравитационные эффекты. Однако квантовая механика утверждает, что атомы могут двигаться по нескольким траекториям одновременно”, - сказал Ходжман в заявлении для прессы. “Таким образом, тот факт, что теперь мы можем показать, что такого рода системы являются запутанными, означает, что мы могли бы подумать о возможном изучении некоторых гравитационных эффектов, которые мы могли бы протестировать с их помощью”.
|
|
|
|
Источник
|
