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 prepočítali šance na mimozemský život. Ak zachytíme signál, príde od tejto civilizácie
Bývalý vedec z NASA exkluzívne: Takto urobíme z Marsu obývateľnú planétu pre ľudí
Vedci ostali bez slov. Kvantový čip „z paralelných svetov“ objavil novú fázu hmoty a posúva hranice fyziky
Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
Z vojaka urobia terminátora. Američania vyvíjajú „inteligentnú“ krv na použitie vo vojne
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
„Prastaré cvičenie“ dokáže omladiť mozog. Starší ľudia spia lepšie a mozog im funguje ako u mladých, tvrdia vedci
Rusi odhodia rukavice a Ukrajine hrozí tvrdá odveta, varuje generál Šándor. Situácia podľa neho eskaluje
Všetko, čo si si myslel o kŕčoch, nemusí platiť: Vedci odhalili, že hlavnou príčinou nie je dehydratácia
„Tajný“ trik, o ktorom Slováci netušia: Sociálna poisťovňa môže jednej skupine vyplatiť stovky eur naraz
Fyzioterapeutka radí: 3 000 krokov denne nestačí. Tento počet by si mal splniť, aby si sa vyhol civilizačným ochoreniam
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Štát rokuje o kúpe pokročilých systémov
- Slováci začali objednávať lacné elektromobily z Číny. Zistili sme, ako na to a aké sú celkové náklady (ROZHOVOR)
- Vedci ostali bez slov. Kvantový čip „z paralelných svetov“ objavil novú fázu hmoty a posúva hranice fyziky
-
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Štát rokuje o kúpe pokročilých systémov
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Na objavenie čakal 140 miliónov rokov. 15 km pod Európou našli vedci stratený svet
- Slováci začali objednávať lacné elektromobily z Číny. Zistili sme, ako na to a aké sú celkové náklady (ROZHOVOR)
- Padnutý strom v Amazónii nechal vedcov v nemom úžase. Odhalil tajomstvo ukryté stáročia
-
- Padnutý strom v Amazónii nechal vedcov v nemom úžase. Odhalil tajomstvo ukryté stáročia
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Štát rokuje o kúpe pokročilých systémov
- Tisíce ton zlata, medi a striebra. Na hranici dvoch štátov našli najväčší poklad za posledných 30 rokov
- Vedci našli artefakt starý 80 000 rokov. Odhalil, že o minulosti ľudstva sme sa totálne mýlili
- Japonci zaskočili konkurenciu. Nissan predstavil motor, aký svet ešte nevidel
Európskej únii hrozí kríza: Zákaz spaľovacích motorov zrušíme, sľúbil Európanom predseda ľudovej strany
Umelá inteligencia dostane prísnejšie pravidlá. Brusel chce Kódex praxe do roku 2026
Rusko zradil verný európsky spojenec. Poza jeho chrbát dodáva muníciu Ukrajine
Blanárove slová o dronoch vzbudili reakciu. Ukrajina odmieta spochybňovanie faktov
Rusko bojuje s krízou. Dôležitá komodita je ohrozená a láme rekordy cien, urobili zúfalý krok
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP