Para saintis menggunakan atom buatan untuk menunjukkan kemungkinan menjaga kucing Schröderer hidup untuk jangka masa yang tidak tentu, dan juga mempercepat permulaan kematiannya. Untuk ini dan itu, anda tidak perlu melihat ke dalam kotak di mana kucing ini biasanya duduk (atau tidak duduk). Menggunakan analogi klasik seperti ini mungkin kelihatan terlalu mudah atau ganjil, tetapi untuk sains sangat penting. Mereka menunjukkan bagaimana realiti dijumpai pada tahap asas dan dapat menghasilkan alat yang lebih baik yang digunakan oleh ahli fizik dalam kejuruteraan kuantum.
Para saintis di University of Washington di St. Louis memutuskan untuk mengetahui dengan pasti sama ada perlu mengumpulkan maklumat dari sistem kuantum sama sekali - atau, lebih sederhana, melihat zarah - untuk mempengaruhi kelakuannya. Mungkin "brek" akan mencukupi?
Amaran spoiler: Mereka tahu tidak perlu menonton.
Sedikit sejarah: kucing, kotak dan kesan Zeno
Sekiranya ada yang tidak tahu apa jenis kucing Schröderer, kita ingat legenda itu. Menurut tafsiran Copenhagen mengenai mekanik kuantum, objek fizikal (seperti atom) tidak mempunyai sifat khusus sehingga kita mengukurnya. Sebagai tindak balas, ahli fizik Erwin Schrödinger mencadangkan eksperimen pemikiran. Dia mencadangkan bahawa jika penafsiran ini betul, kita boleh memasukkan bahan radioaktif ke dalam bekas kecil di sebelah kaunter Geiger, mengikat kaunter ke tukul, dan meletakkan tukul di atas kapsul asid sehingga menghancurkannya ketika atom merosot.
Sekiranya kita meletakkan semua ini dalam kotak dengan kucing, kita tidak akan dapat mengukur sifat atom, kerana, sejauh yang kita ketahui, atom itu secara bersamaan membusuk dan tidak mereput (itulah sebabnya ia mempunyai separuh hayat). Akibatnya, kucing akan hidup dan mati pada masa yang sama, sehingga kita melihat ke dalam.
Inilah legenda. Tetapi dia mempunyai bahagian bawah dua.
Video promosi:
Pada tahun 1974, para saintis mengemukakan soalan: Adakah jangka hayat sistem yang tidak stabil bergantung pada alat pengukur?
Paradoks ini telah dikenali sebagai kesan Zeno kuantum: Apa yang berlaku jika kita terus-menerus memerhatikan atom yang tidak stabil? Adakah ia akan hancur?
Menurut kesan Zeno, di bawah pemerhatian berterusan, ia tidak akan mengeluarkan satu zarah sinaran. Pada tahun 1989, ini pertama kali ditunjukkan dalam eksperimen oleh Institut Standard dan Teknologi Nasional AS, dan hipotesis yang aneh menjadi kenyataan yang aneh.
Sepuluh tahun kemudian, kesan Zeno yang berlawanan dicadangkan - kesan Antisenon. Pengukuran nukleus atom radioaktif yang kerap dapat mempercepat kerosakannya, bergantung pada prosesnya.
Tinggal hanya untuk memahami apa itu "dimensi".
Untuk mengukur sesuatu seperti atom radioaktif, untuk memerhatikannya dan membaca parameter dan sifatnya, anda perlu berinteraksi dengannya sehingga maklumat keluar dalam beberapa bentuk. Dalam prosesnya, banyak kemungkinan atom runtuh menjadi satu hasil, yang kita lihat. Tetapi adakah keruntuhan ini menjadi penyebab kesan Zeno? Atau adakah mungkin untuk mempercepat atau memperlambat kerosakan atom tanpa menyebabkan ia runtuh ke keadaan mutlak?
Zeno vs Antisenon
Semua ini membawa kita kembali ke eksperimen yang dijalankan oleh University of Washington.
Untuk menentukan sama ada penghantaran maklumat akan memaksa kesan Zeno atau Antisenon, para saintis menggunakan alat yang dalam banyak cara berperilaku seperti atom dengan pelbagai keadaan tenaga.
"Atom buatan" ini dapat menguji hipotesis bagaimana keadaan tenaga - mod elektromagnetik - dapat mempengaruhi kesan ini.
"Kadar kerosakan atom bergantung pada ketumpatan keadaan tenaga yang mungkin, atau mod elektromagnetik, untuk tenaga tertentu," kata penyelidik Keiter Merch. "Agar atom reput, ia mesti mengeluarkan foton dalam salah satu mod ini. Lebih banyak mod bermaksud lebih banyak cara kerosakan, pembusukan lebih cepat”.
Begitu juga, mod yang lebih sedikit bermaksud pilihan yang lebih sedikit untuk pembusukan, yang menjelaskan mengapa periuk atom di bawah pengawasan berterusan tidak akan dapat dikimpal. Merch dan pasukannya dapat memanipulasi bilangan mod dalam atom tiruan mereka sebelum menggunakan ukuran standard, memeriksa keadaannya setiap mikrodetik dan mempercepat atau melambatkan "kerosakan".
"Pengukuran ini mewakili pemerhatian pertama dua kesan Zeno dalam sistem kuantum yang disatukan," kata Merch.
Untuk memastikan bahawa itu adalah pemerhatian atau gangguan yang menjadi kunci, para saintis membuat apa yang disebut pengukuran kuasi, yang menimbulkan gangguan tanpa menyebabkan kejatuhan keadaan atom. Tidak ada yang tahu apa hasilnya.
"Tetapi data yang dikumpulkan sepanjang hari secara konsisten menunjukkan bahawa ukuran kuasi menghasilkan kesan Zeno dengan cara yang sama seperti pengukuran konvensional," kata Merch.
Akibatnya, pelanggaran dalam proses pengukuran, dan bukan pengukuran langsung itu sendiri, yang membawa kepada kemunculan kesan Zeno dan Antiseno.
Mengetahui hal ini, kita dapat menerapkan kaedah baru untuk mengendalikan sistem kuantum menggunakan dinamika Zeno.
Apa maksud semua ini untuk kucing Schrödinger yang miskin?
"Kesan Zeno mengatakan bahawa jika kita menguji kucing, kita akan mengatur semula jam pembusukan dan menyelamatkan nyawa kucing," kata saintis Patrick Harrington. "Tetapi muslihatnya adalah bahawa kesan Zeno adalah mengenai pelanggaran, bukan maklumat, jadi anda bahkan tidak perlu melihat ke dalam kotak untuk mencetuskannya. Kesan yang sama akan berlaku jika anda hanya menggoyangkan kotak."
ILYA KHEL
