https://frosthead.com

Οι επιστήμονες πιάσουν τη γάτα του Schrödinger στη φωτογραφική μηχανή

Η κβαντική φυσική μπορεί να είναι ένας περίεργος κόσμος στον οποίο τα πράγματα συμπεριφέρονται με τρόπους που αρχικά δεν έχουν νόημα. Το πείραμα σκέψης του "Schrödinger's Cat" σχεδιάστηκε για να αποδείξει κάποιες από αυτές τις ιδιότητες, δηλαδή ότι τα άτομα και τα μόρια μπορούν να υπάρχουν σε δύο διαφορετικές καταστάσεις ταυτόχρονα μέχρις ότου κάποιος λάβει μια ματιά σε αυτά. Τώρα, μια ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε αυτό το κβαντικό παράδοξο για να καταγράψει τις πολύπλοκες εσωτερικές λειτουργίες των εσωτερικών μορίων με περισσότερες λεπτομέρειες από ποτέ.

σχετικό περιεχόμενο

  • Πέντε Πρακτικές χρήσεις για την "Spooky" Κβαντομηχανική

Για χρόνια, η γάτα του Schrödinger θεωρήθηκε ένα ιδιαίτερα πεισματικό πείραμα σκέψης. Όπως σχεδιάστηκε αρχικά από τον Erwin Schrödinger, συνεπαγόταν την τοποθέτηση μιας γάτας σε ένα σφραγισμένο κουτί και την παροχή μιας πιθανότητας 50/50 να εκτίθεται σε δηλητηριώδες αέριο. Μέχρι να ανοίξει το κουτί, η γάτα θεωρείται τόσο ζωντανή όσο και νεκρή. Τα τελευταία χρόνια, όμως, οι ερευνητές έχουν δείξει ότι είναι κάτι περισσότερο από ένα πειραματισμό σκέψης - όχι μόνο τα σωματίδια μπορούν να υπάρχουν σε δύο κράτη ταυτόχρονα, αλλά μπορούν να υπάρχουν και σε δύο μέρη την ίδια στιγμή, αναφέρουν οι Tia Ghose για το LiveScience .

Το γεγονός αυτό έχει οδηγήσει σε κάποιες ενδιαφέρουσες εξελίξεις. Οι επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντών του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ χρησιμοποίησαν ένα πράσινο οπτικό λέιζερ για να διαχωρίσουν ουσιαστικά ένα μόριο ιωδίου σε εκδόσεις του ίδιου του εαυτού - μια κατάσταση διέγερσης και μια μη ενθουσιασμένη κατάσταση. Στη συνέχεια, με την εκτόξευση παλμών ακτίνων Χ στα δίδυμα μόρια, τη λεγόμενη «κατάσταση γάτας», ήταν σε θέση να συλλάβουν και τις δύο εκδοχές σε ένα «ολόγραμμα ακτίνων Χ», γράφει η Jennifer Ouelette για το Gizmodo . Συνδυάζοντας μια σειρά από αυτές τις εικόνες, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα video stop-motion, γράφει. Έγραψαν τα αποτελέσματά τους στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv, ένα έγγραφο το οποίο από τότε έχει γίνει δεκτό για δημοσίευση από το περιοδικό Physical Review Letters.

"Βλέπουμε να αρχίσει να δονείται, με τα δύο άτομα να σκαρφαλώνουν προς και μακριά από το ένα από το άλλο, όπως είχαν ενωθεί με μια άνοιξη", λέει ο Phil Bucksbaum, ερευνητής της SLAC και καθηγητής του Stanford σε μια δήλωση. "Ταυτόχρονα, βλέπουμε τον δεσμό μεταξύ των ατόμων να σπάσουν και τα άτομα να πετάξουν μέσα στο κενό. Ταυτόχρονα τα βλέπουμε να είναι ακόμα συνδεδεμένα, αλλά να παραμένουν για κάποιο χρονικό διάστημα σε κάποια απόσταση το ένα από το άλλο, προτού να επιστρέψουν. Καθώς ο χρόνος συνεχίζεται, βλέπουμε ότι οι δονήσεις πεθαίνουν μέχρι το μόριο να ξεκουραστεί ξανά.

Όλα αυτά συμβαίνουν σε τρισεκατομμύρια του δευτερολέπτου, αλλά θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες εξελίξεις στην κβαντική έρευνα. Με τη συρραφή κάθε στιγμιότυπου που τραβήχτηκε από τους παλμούς των ακτίνων Χ μαζί, οι επιστήμονες μπόρεσαν να δημιουργήσουν μια εξαιρετικά λεπτομερή ταινία που να δείχνει και τα δύο κράτη την ίδια στιγμή. Οι ερευνητές μπορούν ακόμη και να χρησιμοποιήσουν αυτήν την τεχνική για να δημιουργήσουν λεπτομερείς ακολουθίες από δεδομένα που συλλέχθηκαν σε προηγούμενα πειράματα με την κβαντική φυσική για να πάρουν μια άλλη ματιά σε αυτό που συμβαίνει στο εσωτερικό της γάτας, αναφέρει ο Ouelette.

"Η μέθοδος μας είναι θεμελιώδους σημασίας για την κβαντική μηχανική, οπότε είμαστε πρόθυμοι να την δοκιμάσουμε σε άλλα μικρά μοριακά συστήματα, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων που εμπλέκονται στην όραση, τη φωτοσύνθεση, την προστασία του DNA από τις βλάβες από τις ακτινοβολίες UV και άλλες σημαντικές λειτουργίες στα ζωντανά πράγματα", λέει ο Buckbaum.

Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι ερευνητές θα μπορούσαν σύντομα να βρουν νέα στοιχεία για το πώς η κβαντική φυσική επηρεάζει τα βιολογικά συστήματα και διαδικασίες.

Οι επιστήμονες πιάσουν τη γάτα του Schrödinger στη φωτογραφική μηχανή