شناسایی شکافی در نظریه کوانتوم به کمک نور یک ستاره

پنج‌شنبه ۲۱ بهمن ۱۳۹۵ - ۱۳:۳۰
مطالعه 3 دقیقه
فیزیکدان‌ها، آزمایشی کیهانی برای کمک به اثبات واقعی‌بودن پدیده‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی ایجاد کرده‌اند.
تبلیغات

درهم‌تنیدگی کوانتومی پدیده‌ای است که در آن دو ذره توسط فضا از هم جدا می‌شوند و در عین حال به‌طور جدایی‌ناپذیری با قوانین مکانیک کوانتومی به هم مرتبط باقی می‌مانند. در حال حاضر ثابت شده است که این پدیده کاملا واقعی است؛ اما در این میان پدیده‌ای به نام «روزنه‌ی آزادی انتخاب» وجود دارد که باعث شده است تا به امروز، اثبات این نظریه‌ به‌صورت قطعی امکان‌پذیر نباشد. این روند پابرجا بود تا اینکه فیزیک‌دان‌هایی از دانشگاه‌های وین و MIT، روزنه‌ی فوق را با استفاده از ایجاد جریان شدید و ناگهانی از پرتوهای نور ۶۰۰ ساله‌ی یک ستاره مورد شناسایی قرار دادند.

 اگر دو ذره در‌هم‌ تنیده شده باشند، هرگونه اندازه‌گیری روی یکی از آن‌ها به‌صورت آنی در ذره‌ی دیگر نیز منعکس خواهد شد. بر پایه‌ی یادداشتی که در خبرهای MIT آمده است، روزنه‌ی آزادی انتخاب، ایده‌ای است که ممکن است در خارج از متغیرها یا سایر عوامل نهانی وجود داشته باشد؛ این ایده‌ می‌تواند زمینه‌ای فراهم کند که دو ذره در حین اینکه درهم‌تنیده نیستند، درهم‌تنیده به نظر برسند. به عبارت دیگر، نوعی از نیروی غیر کوانتومی پنهان ممکن است روی ذره‌ی دوم در مدت‌زمان لازم برای اندازه‌گیری کمیت مربوط به ذره‌ی اول تأثیر بگذارد و باعث شود این دو ذره ویژگی‌های یکسانی از خود بروز دهند. در گذشته، محققان تلاش کرده‌اند اثر این پدیده را با وارد کردن آزمایش‌های بسیار کنترل‌شده و عناصر تصادفی در محاسبات خود به شمار آورند؛ اما واقعیت این است که اقدامات آن‌ها هنوز نتوانسته است روزنه‌ی یادشده را پوشش دهد.

 با این حال در سال ۲۰۱۴، گروهی از فیزیکدانان از طریق یک آزمایش در پی حل مشکل فوق برآمده‌اند. آزمایش آن‌ها می‌تواند از فوتون‌های ساطع‌شده از ستاره‌ای با فاصله‌ی ۶۰۰ سال نوری دورتر از ما به‌عنوان یک تولیدکننده‌ی عدد تصادفی استفاده کند و مقدار بزرگی از تردیدهای موجود در مورد ایجاد روزنه را از میان بردارد. آزمایش یادشده به‌تازگی برای اولین بار اجرا شد و مراحل عظیم راه‌اندازی آن در مجله‌ی فیزیکال ریویو (Physical Review Letters) با شرح جزئیات منتشر شده است: فوتون‌های درهم‌تنیده در یک آزمایشگاه در وین تولید و پس از آن از طریق لیزرهایی به دو ایستگاه اندازه‌گیری مختلف در چند بلوک دورتر در جهت مخالف تقسیم شدند. یک تلسکوپ در هر ایستگاه اندازه‌گیری نیز در نظر گرفته شده بود و رنگ فوتون‌های جریان‌یافته از یک ستاره‌ی خاص را ثبت می‌کرد. در ادامه از طول موج‌های گرفته‌شده به‌منظور تأیید این موضوع استفاده شد که ما برای اطمینان یافتن از درهم‌تنیدگی دو ذره به این نیاز داریم که ویژگی‌های مشخصی از هرکدام از فوتون‌ها را اندازه‌گیری کنیم.

 این در حالی است که آزمایش فوق هنوز به‌طور کامل تأثیر خارجی را غیرمحتمل نمی‌شمارد؛ به این معنا که نیروهای فوق به‌منظور تأثیر گذاشتن روی خروجی آزمایش ما، باید طی ۶۰۰ سال گذشته در حرکت بوده باشند. چنین حالتی یک حالت بسیار نامحتمل از برهم‌نهی است. آلن گاث (Alan Guth)، پروفسور فیزیک از MIT و یکی از پژوهشگران گروه پژوهشی در این باره می‌گوید:

به باور ما، برای اینکه یک مکانیزم دیوانه‌وار بتواند مکانیک کوانتومی را در آزمایش ما شبیه‌سازی کند، باید در طی ۶۰۰ سال گذشته نیز در حال روی دادن بوده باشد تا به این ترتیب بتواند برای آزمایش‌هایی که ما امروز در اینجا انجام می‌دهیم، مورد برنامه‌ریزی قرار گیرد؛ همچنین باید فوتون‌هایی با پیام‌های صحیح را به‌منظور بازتولید کردن نتایج مکانیک کوانتومی فرستاده باشند. بنابراین می‌توان گفت که چنین حالتی بسیار دور از دسترس است.
تبلیغات
داغ‌ترین مطالب روز

نظرات

تبلیغات