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
Pod pieskom Marsu sa niečo hýbe. Vedci hovoria o jave ako z filmu Duna
2-milimetrový čip v oku dokázal nemožné. Vedci hovoria o prelome
Vakcína proti covidu prekvapila vedcov. Môže pomáhať pri liečbe rakoviny
Prelom v jadrovej fúzii: Vedci konečne stabilizovali plazmu a sú krok od „svätého grálu“ čistej energie
Slováci dnes uvidia vesmírne divadlo: „Ohnivému dážďu“ nebude prekážať Mesiac, stačí ti voľné oko
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Silné zemetrasenie zasiahlo našich susedov: Otrasy pocítilo aj Slovensko
Nehnuteľnosti ochránia tvoje peniaze aj v budúcnosti. Roman Kružliak radí, ako si vytvoriť vlastné portfólio
Zabudni na drahé vitamíny. Hygienici odporúčajú 5 obyčajných trikov, ktoré najlepšie ochránia dieťa pred chrípkou
EXKLUZÍVNE pre Startitup: 53,8 % Slovákov viní Fica za ekonomickú situáciu. Prieskum ukázal, ktoré šetrenie odmietame najviac
ŠÚKL varuje zdravotníkov: Pri tomto lieku hrozí pacientom závažná hyperkalciémia
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Nechápu, ako sa to mohlo stať. Netflix ohuril svet novým filmom, ide o unikát
- Nemci urobili prevratný experiment: Ľudské bunky vystavili desaťnásobne silnejšiemu 5G, toto sa s nimi stalo
- K Zemi sa vráti až o 1150 rokov. Slováci uvidia na oblohe vzácnu kométu, vieme presný čas
- Slováci ich podceňujú: Teplár dal ľuďom 7 jednoduchých tipov, ako ušetriť pri vykurovaní stovky eur
- Urobili neodpustiteľnú vec. Nový seriál necháva ľudí v úžase, hovoria o kriminálke roka
-
- Máš doma staré mobily? Nevyhadzuj ich, obľúbený operátor ti za každý jeden dá až 100 GB dát
- Experti bijú na poplach. AI vypočítala, ako drasticky sa zmení svet v roku 2030
- Ak nepriateľ zaútočí, bude čeliť vlastnému koncu. Európsky štát otestoval 8100-tonový jadrový kolos
- Automobilky oklamali svet a budú platiť. Obľúbený pohon zlyhal na celej čiare, produkuje veľké emisie
- Z vesmíru sa zrútil na Zem žeravý objekt. Ak sa ho človek dotkne, riskuje veľké zdravotné problémy
-
- Ak nepriateľ zaútočí, bude čeliť vlastnému koncu. Európsky štát otestoval 8100-tonový jadrový kolos
- Automobilky oklamali svet a budú platiť. Obľúbený pohon zlyhal na celej čiare, produkuje veľké emisie
- Máš doma staré mobily? Nevyhadzuj ich, obľúbený operátor ti za každý jeden dá až 100 GB dát
- Vedci objavili 2000-ročný hrob, ktorý popiera logiku. Rímska mohyla blízko Slovenska ukrýva veľkú záhadu
- Väčšina Slovákov o nej ani netuší. Ak porušíš túto povinnosť, hrozí ti pokuta 1200 €
Najväčší kyberútok v dejinách Británie. Jaguar Land Rover utrpel miliardové straty
Pre mnohých vodičov to bude šok. Nový zákon mení fungovanie STK
Briti zasiahli proti Applu a Googlu. Mobilný duopol sa otriasa v základoch
Zelenskyi otvorene: Iba tieto ničivé zbrane vrátia Putina späť do reality a zmenia vojnu
Viac než 2000 vedcov varuje EÚ: Takáto klimatická politika bude devastačná, vzďaľuje sa faktom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP