انقلابی در فیزیک کوانتومی

آهن ربای دارای یک قطب ساخته شد

گربه شرودینگر را ببینید + عکس

محققان اتریشی با ارسال پرتوهای لیزر سبز، قرمز و زرد رنگ در مسیر یک آشکارساز، آزمایش ذهنی «گربه شرودینگر» را به تصویر کشیدند.

کد خبر: ۷۲۹۶۳۱

گربه شرودینگر (Schrödinger's Cat) یک آزمایش فکری در فیزیک کوانتومی است که سال 1935 توسط «اروین شرودینگر» فیزیکدان اتریشی ابداع شد، در این آزمایش فرض بر این است که گربه‌ای درون جعبه‌ای دربسته حاوی یک شیشه گاز سیانور، چکش، حسگر پرتوزا و یک منبع پرتوزا زندانی است.

شانس 50-50 برای زنده ماندن یا مردن گربه در صورت شکستن شیشه حاوی سیانور وجود دارد، اما نظریه مکانیک کوانتومی عنوان می‌کند، تا زمانیکه در جعبه باز نشده است، گربه هم مرده و هم زنده است که به این حالت «برهم‌نهی» (superposition) گفته می‌شود.

این بدان معناست که گربه تا زمانیکه در جعبه باز نشود، در هر دو حالت مرده و زنده است و پس از باز کردن به حالت قطعی (مرده یا زنده) درمی‌آید.

اکنون محققان آکادمی علوم اتریش، روشی را برای مشاهده گربه شرودینگر بدون نگاه کردن واقعی به آن ابداع کرده‌اند.

محققان در این آزمایش بررسی کردند که آیا با استفاده از ذرات نور موسوم به فوتون‌ها که هرگز به شیئ برخورد نکرده‌اند، امکان مشاهده شیئ با استفاده از اثری به نام درهم تنیدگی کوانتومی (Quantum entanglement) وجود دارد؟

نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که امکان مشاهده گربه در جعبه از این طریق وجود دارد؛ این مطالعه همچنین به فیزیکدانان برای حل مشکل اندازه‌گیری بعنوان یک مسئله مهم در مکانیک کوانتومی کمک می‌کند.

درهم تنیدگی کوانتومی زمانی روی می‌دهد که خواص مکانیکی دو ذره – اتم ها، فوتون‌ها یا هر چیز دیگری – جفت شوند؛ بطورمثال اگر دو فوتون درهم تنیده باشند، «فوتون A» منعکس کننده حالت دیگر فوتون جفت شده یعنی «فوتون B‌» است.

اما تعیین حالت دقیق «فوتون B» از طریق نگاه کردن به «فوتون A» وجود ندارد و «فوتون B‌» می‌تواند تا زمان نگاه کردن به آن در حالت‌های مختلف باشد؛ محققان با اندازه‌گیری از چند جفت‌ فوتون‌های در هم تنیده و سپس بررسی ارتباط آنها، قادر به تعیین حالت جفت دیگر هستند.

در مطالعه جدید، محققان یک پرتو لیزر را از طریق قطبنده‌های نوری مختلف به یک آشکارساز تاباندند؛ این پرتو لیزری به رنگ سبز در قطبنده اول، به دو پرتو سبز رنگ تقسیم شد و یک پرتو به سمت بلوری رفت که نور سبز را به ترکیبی از فوتون‌های قرمز و زرد تغییر داد.

سپس پرتو نور زرد و قرمز به اجزای خود تقسیم شدند که فوتون‌های قرمز بر روی برش مقوایی از چهره یک گربه فرود آمده و نور زرد تا آخرین قطبنده نوری به حرکت خود ادامه داد.

این قطبنده نیمی از فوتون‌های زرد را به یک آشکارساز و نیمی دیگر را به آشکارساز دیگر می‌فرستد؛ نیمه دوم پرتو لیزری سبز پس از عبور از برش شکل گربه به سمت پرتو قرمز رنگ هدایت می‌شود؛ ترکیب فوتون‌های قرمز و سبز به بلور دوم برخورد کرده و به رنگ قرمز و زرد تغییر پیدا می‌کنند.

با حرکت این پرتوهای قرمز و زرد به سمت قطبنده، فوتون‌های قرمز گرفته شده و پرتوهای زرد رنگ به سمت پرتوهای زرد در قطبنده نهایی حرکت می‌کنند که فوتون‌ها را بین دو آشکارساز تقسیم می‌کند.

در آشکارسازها محققان قادر به مشاهده گربه می‌شوند؛ اما نکته قابل توجه این مسئله است که فوتون‌های سازنده تصویر هیچگاه با شکل برش خورده مقوایی گربه برخورد نکردند.