Einstein znovu porazený. Najrozsiahlejší test preveril zaujímavý paradox, kvantová mechanika zvíťazila
V doposiaľ najrozsiahlejšom teste výskumníci zo Švajčiarska skúmali jeden z najznámejších paradoxov kvantovej mechaniky. Autori novej štúdie publikovanej v žurnále Physical Review X tvrdia, že hoci ich výskum EPR paradox nedokázal vyriešiť, dosiahnuté výsledky sú kriticky dôležité pre oblasť kvantovej metrológie – odbor zaoberajúci sa meraním javov v rámci kvantovej teórie.
Na tému upozornil exkluzívne portál ScienceAlert.
Jeden z najznámejších paradoxov
Aj napriek tomu, že vedci sú si pomerne istí tým, ako veci vo vesmíre fungujú, aspoň teda v našom matematickom rámci, chápanie všetkých podrobných detailov je pomerne nejednotné. Jedným z nástrojov používaných na vyplnenie týchto medzier je kvantová mechanika, ktorá popisuje, ako sa svet okolo nás správa na atomárnej a subatomárnej úrovni.
Ani kvantová mechanika však nie je bez chýb. Ako sme ťa informovali aj v samostatnom článku, v roku 1935 vyrukovali Albert Einstein spolu s Borisom Podolským a Nathanom Rosenom s myšlienkovým experimentom, ktorý je do dnešných dní prakticky neustále testovaný. Reč je v tomto prípade o tzv. EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) paradoxe, ktorý naznačuje, že opis fyzikálnej reality poskytovaný kvantovou mechanikou nie je úplný.
Einstein, Podolsky a Rosen poukázali na to, že kvantové previazanie častíc je v rozpore so základnými princípmi lokality a kauzality. Tiež tvrdili, že musia existovať akési skryté premenné, ktoré nie sú zahrnuté v kvantovej mechanike a môžu vysvetliť pozorované správanie častíc.
Kvantové previazanie je proces, pri ktorom zmena stavu jednej elementárnej častice má okamžitý vplyv na druhú a to nezávisle na tom, ako veľmi sú od seba vzdialené.
Rýchlejšie ako svetlo?
Pre lepšie pochopenie si môžeš predstaviť dve meracie stanice, ktoré označíme písmenami A a B. Taktiež si predstav zdroj, ktorý produkuje dva kvantovo previazané fotóny. Jeden fotón je potom vyslaný k milióny kilometrov vzdialenej stanici A a druhý letí opačným smerom k milióny kilometrov vzdialenej stanici B.
Pre kvantovo previazané častice platí, že keď zmeriame stav na častici, ktorá doletela k stanici A, vieme okamžite výsledok merania prevedeného na častici, ktorá letela do stanice B. V takomto prípade potom môžeme rovnako ako Albert Einstein spolu s Borisom Podolským a Nathanom Rosenom v roku 1935 protestovať, že toto tvrdenie popiera jeden zo základných princípov teórie relativity – informácie sa nemôžu šíriť rýchlejšie ako je rýchlosť svetla. Svetlu totiž môže trvať množstvo rokov kým dorazí zo stanice A do stanice B.
Paradox EPR preto naznačuje, že kvantová teória je neúplná, pretože neopisuje, respektíve nevystihuje realitu vesmíru, v ktorom žijeme. Fyzici zväčša tento paradox testovali na veľmi malých systémoch pozostávajúcich len z páru atómov, prípadne fotónov v tzv. Bellových testoch.
Ako to testujeme?
Bellov test sa vykonáva na dvoch kvantových systémoch, napríklad dvoch qubitoch, ktoré sú oddelené a izolované od seba. Cieľom testu je zistiť, či existuje medzi nimi kvantová previazanosť a či sa tým porušuje princíp lokality.
Doposiaľ všetky Bellove testy ukázali, že svet, v ktorom žijeme sa správa spôsobom, ktorý nie je v súlade s lokálnym realizmom.
Klasickým teóriám, ktoré pracujú so spomínanými skrytými premennými a s predpokladmi, že rýchlosť šírenia neprekračuje rýchlosť svetla sa hovorí lokálne realistické teórie. Lokálne preto, lebo jedna meracia stanica nemôže ovplyvniť meranie v druhej stanici, a realistické preto, lebo výsledky meraní sú vopred zaznamenané skrytými premennými.
Meranie BEC systému
V novej štúdii však vedci celý EPR paradox, respektíve meranie poriadne „zväčšili“. Namiesto páru zapletených častíc totiž využili dva Bose-Einsteinove kondenzáty (BEC), zložené zo 700 atómov rubídia-87. Kondenzáty, v ktorých merali vlastnosti boli tiež priestorov oddelené a to na vzdialenosť až 100 mikrometrov.
Presnejšie odborníci merali vlastnosti známe ako pseudospiny – nejde o skutočný spin, ale matematický rámec používaný na opis určitých vlastností – pričom nezávisle vyberali, ktorú hodnotu zmerajú pre daný oblak.
Vo výsledku sa potom ukázalo, že pozorované kondenzáty sú spolu previazané, respektíve spolu korelujú spôsobom, ktorý nemožno v žiadnom prípade pripísať náhode.
„Previazanie medzi kondenzátmi má za následok silné korelácie ich kolektívnych spinov, čo nám medzi nimi umožňuje demonštrovať EPR paradox. Naše výsledky predstavujú vôbec prvé pozorovanie EPR paradoxu s priestorovo oddelenými, masívnymi mnohočasticovými systémami,“ uvádzajú vedci vo svojej štúdii.
Ukázalo sa teda, že konflikt medzi kvantovou mechanikou a lokálnym realizmom nezmizne, ani keď sa systém zväčši na viac ako 1000 relatívne veľkých častíc.
Exotický stav hmoty
Čo sa týka samotných Bose-Einsteinových kondenzátov, tie sa považujú za piate skupenstvo hmoty a predstavuje kvantovo mechanické skupenstvo bozónov vyskytujúce sa pri teplotách blízkych absolútnej nule.
Samotné BEC sú relatívne zvláštne. Tvoria ich bozóny ochladené iba na zlomok teploty nad absolútnou nulou, no v skutočnosti sme v ich prípade ešte nikdy nedosiahli stav absolútnej nuly. V tomto stave sa pohyb atómov úplne zastaví.
V prípade aktuálne dosiahnutého stavu sa ale ešte stále pohybujú, no tento pohyb je minimálny a ich energetický stav je veľmi nízky. Spomalený pohyb zapríčiní, že sa jednotlivé atómy prekrývajú, čím vytvoria hustý oblak atómov, ktorý pôsobí ako jeden „super atóm“ alebo vlnová hmota.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Vedci neverili vlastným očiam. CERN zachytil „ducha”. Nič podobné sa doteraz nepodarilo
Je 400 km nad Zemou a naháňa hrôzu. Rusi tajne vyniesli do vesmíru jadrovú zbraň, skryli ju na prekvapivom mieste
Dni ropy sú zrátané. Vedci našli lacný spôsob, ako z plastu vyrobiť pohon budúcnosti
Neverili vlastným očiam: V hlbokom vesmíre objavili objekt, ktorý až podozrivo pripomína známy symbol
Našli cestu k nekonečnej energii. Planétu Galaxie rozoberieme na súčiastky a postavíme štruktúru
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
10 náročných otázok, ktoré potrápia aj vzdelaných Slovákov. Zisti, či máš všeobecný prehľad (KVÍZ)
„Vnuk zbil babku. Pre 400 eur.“ Bývalý elitný vyšetrovateľ odhaľuje mrazivé príbehy detskej kriminality (PREHĽAD)
Slovensko čakajú silné búrky vo viacerých okresoch, meteorológovia vydali výstrahu prvého stupňa (PREDPOVEĎ)
Odborník radí, ako sa naučiť čokoľvek za polovičný čas. Najpoužívanejšie metódy sú neúčinné
Ľudia s týmito vlastnosťami sa dožívajú viac rokov. Nová štúdia skúmala vplyv osobnosti na dĺžku života
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Na nabíjanie zabudni. Na svete je prvý elektromobil s nekonečným dojazdom (+video)
- Ani elektrina, ani benzín. Dve obrovské automobilky sa spojili a odhalili pohon budúcnosti
- Vedcom rovno padla sánka. Objavili zabudnuté mesto, v ktorom 250 rokov nikto nebol
- Izraelský útok v Iráne spustil v Rusku paniku. Ak by na nich zaútočil akýkoľvek štát NATO, padlo by do pár dní
- Znič ruský dron, dostaneš tisíce dolárov. Ukrajinci vytiahli nečakanú zbraň a Rusi tŕpnu
-
- Vedcom rovno padla sánka. Objavili zabudnuté mesto, v ktorom 250 rokov nikto nebol
- Vedci v Černobyle našli bizarné psy. Prešli extrémnou evolúciou a v DNA majú vec, ktorá tam nemá čo robiť
- Izraelský útok v Iráne spustil v Rusku paniku. Ak by na nich zaútočil akýkoľvek štát NATO, padlo by do pár dní
- Na nabíjanie zabudni. Na svete je prvý elektromobil s nekonečným dojazdom (+video)
- Ani elektrina, ani benzín. Dve obrovské automobilky sa spojili a odhalili pohon budúcnosti
-
- Bez Západu by rýchlo prehrali. Ukrajina zistila, čo v skutočnosti poháňa „ruské“ drony
- Vedci v Černobyle našli bizarné psy. Prešli extrémnou evolúciou a v DNA majú vec, ktorá tam nemá čo robiť
- Vylepšuje im každú novú zbraň, napriek tomu je jeho „nepriateľom“. Ak spojenec zradí Rusko, Moskva padne
- Vedci neverili vlastným očiam. Len 600 km nad pyramídami objavili zvláštnu bublinu
- Uniesli 20 jadrových striel a 10 000 ton. Rusi mali v rukách brutálne ponorky, zrazu sa ich chcú zbaviť
Konflikt v ropnej oblasti hýbe pumpami. Slovenské ceny sa menia, na toto sa priprav
Spojenci Iránu hlásia novú etapu boja. Varujú pred koordinovanými útokmi a hypersonickými raketami
Spálená koža nie je len nepríjemná. Môže ťa stáť oveľa viac, než si myslíš, varujú vedci
Bez cloudu by nefungovali. Digitálna infraštruktúra Nemecka závisí od USA
Falošné správy sa šíria rýchlejšie ako pravda. Pomôcť môže špecializovaná AI
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
10 náročných otázok, ktoré potrápia aj vzdelaných Slovákov. Zisti, či máš všeobecný prehľad (KVÍZ)
„Vnuk zbil babku. Pre 400 eur.“ Bývalý elitný vyšetrovateľ odhaľuje mrazivé príbehy detskej kriminality (PREHĽAD)
Slovensko čakajú silné búrky vo viacerých okresoch, meteorológovia vydali výstrahu prvého stupňa (PREDPOVEĎ)
Odborník radí, ako sa naučiť čokoľvek za polovičný čas. Najpoužívanejšie metódy sú neúčinné
Ľudia s týmito vlastnosťami sa dožívajú viac rokov. Nová štúdia skúmala vplyv osobnosti na dĺžku života
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené