Πρωτοποριακό πείραμα ανοίγει νέους ορίζοντες στην κβαντομηχανική. 2000 atoms in two places at once

Ερευνητές από τα πανεπιστήμια της Βιέννης και της Βασιλείας έφεραν σε κατάσταση κβαντικής υπέρθεσης καυτά πολύπλοκα μόρια που αποτελούνταν συνολικά από σχεδόν 2.000 άτομα. The quantum superposition principle has been tested on a scale as never before in a new study. Hot, complex molecules composed of nearly two thousand atoms were brought into a quantum superposition and made to interfere. By confirming this phenomenon -- 'the heart of quantum mechanics', in Richard Feynman's words -- on a new mass scale, improved constraints on alternative theories to quantum mechanics have been placed. An illustration suggests the behavior of big, complex molecules spreading out like ripples across space. (Image: © Yaakov Fein, Universität Wien)

Ευρωπαίοι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι πέτυχαν ένα νέο παγκόσμιο ρεκόρ κβαντικής υπέρθεσης, δοκιμάζοντας την εν λόγω αρχή της κβαντομηχανικής για πρώτη φορά σε τόσο μεγάλη κλίμακα.

Συγκεκριμένα, ερευνητές από τα πανεπιστήμια της Βιέννης και της Βασιλείας έφεραν σε κατάσταση κβαντικής υπέρθεσης καυτά πολύπλοκα μόρια που αποτελούνταν συνολικά από σχεδόν 2.000 άτομα.

Επιβεβαίωσαν έτσι σε μαζική κλίμακα το φαινόμενο της κβαντικής υπέρθεσης, το οποίο βρίσκεται στην «καρδιά της κβαντομηχανικής», σύμφωνα με τα λόγια του διάσημου φυσικού Ρίτσαρντ Φάινμαν.

Το επίτευγμα, με επικεφαλής τους Μάρκους Αρντ και Μαρσέλ Μαγιόρ, παρουσιάστηκε στο περιοδικό φυσικής «Nature Physics».

Στην υπέρθεση, που προκύπτει από τη θεμελιώδη εξίσωση της κβαντομηχανικής του Σρέντιγκερ, δύο κβαντικές καταστάσεις προστίθενται μεταξύ τους με τρόπο που τους επιτρέπει να συνυπάρχουν ταυτόχρονα.

The new experiment demonstrated a bizarre quantum effect from the double-slit experiment at an unprecedented scale. An illustrations show how electrons, particles of matter, act like waves when they pass through a double-slitted sheet. (Image credit: Johannes Kalliauer/CC BY-SA 4.0)

Το φαινόμενο έχει πιστοποιηθεί κβαντικά σε φωτόνια, ηλεκτρόνια, νετρόνια, άτομα, ακόμη και μόρια. Κανείς όμως δεν έχει ιδέα αν και πώς η υπέρθεση «μεταφράζεται» στον κόσμο της καθημερινής εμπειρίας μας.

Στο νέο πείραμα τα σχεδόν 2.000 άτομα παρέμειναν σε κβαντική υπέρθεση για περισσότερα από επτά χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Πηγές: Quantum superposition of molecules beyond 25 kDa. Nature Physics, 2019; DOI: 10.1038/s41567-019-0663-9 - https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191002075929.htm - https://www.kathimerini.gr/1045472/article/epikairothta/episthmh/prwtoporiako-peirama-anoigei-neoys-orizontes-sthn-kvantomhxanikh