Mechanika kwantowa, która jest najbardziej tajemniczą i mało zbadaną gałęzią fizyki, niejednokrotnie zadziwiała naukowców swoimi nowymi i nowymi właściwościami, które nie pasują do tradycyjnego makroskopowego świata. Gdzie dokładnie przebiega granica między nim a światami kwantowymi, wciąż pozostaje nierozwiązaną tajemnicą. Jednocześnie w ostatnim eksperymencie fizykom udało się w końcu uchylić zasłonę tajemnicy i pokazać, że nawet masywne cząsteczki mogą istnieć w dwóch miejscach jednocześnie.
CZY TELEPORTACJA JEST PRAWDZIWA?
Debata o tym, czy pewnego dnia możliwe będzie natychmiastowe przeniesienie człowieka na mniej lub bardziej znaczącą odległość, do tej pory nie ustaje. Nowe odkrycie, pokazujące, że nie tylko atomy, ale także stosunkowo duże cząsteczki mogą przebywać w dwóch miejscach jednocześnie, przybliża ludzkość o krok do jej starego marzenia - pokonywania dużych odległości w ułamku sekundy. Unikalnego odkrycia dokonano dzięki zastosowaniu nieco zmodernizowanego doświadczenia z podwójną szczeliną, które jest często wykorzystywane w fizyce do badania właściwości fotonów światła. To dzięki niemu naukowcom udało się kiedyś dojść do koncepcji dwoistości światła, które jednocześnie zachowuje się jak cząstka i fala.
Eksperyment z podwójną szczeliną jest w praktyce dość prosty. Przede wszystkim należy się upewnić, że źródło światła skierowane jest w stronę powierzchni, w której znajdują się wycięte dwa szczeliny. Za określoną powierzchnią należy umieścić inną powierzchnię, na którą będzie rzutowane światło. Gdyby światło składało się tylko ze zwykłych cząstek, wzór na tylnej powierzchni pojawiłby się tylko w kształcie i rozmiarze szczelin. Jednak eksperyment z podwójną szczeliną jest wyjątkowy, ponieważ fale światła zaczynają nagle odbijać się od siebie, jak zmarszczki w wodzie, tworząc rodzaj tygrysa na powierzchni.
Ale najdziwniejsze w tym eksperymencie jest to, że nawet gdy eksperyment jest przeprowadzany z pojedynczymi cząstkami światła, pojawia się ten sam wzór w paski. W jakiś sposób te fotony nie wydają się podróżować tylko jedną ścieżką, jak można by się spodziewać, ale przecinają się i mieszają ze sobą.
W fizyce zjawisko to nazywa się superpozycją kwantową, co najlepiej ilustruje kot Schrödingera. W tym eksperymencie myślowym kot ukryty w pudełku nie jest ani żywy, ani martwy, ale istnieje w dwóch stanach jednocześnie. W chwili, gdy obserwator otwiera skrzynkę, superpozycja zapada się w taki czy inny stan. Tym, co czyni to doświadczenie jeszcze bardziej niezwykłym, jest fakt, że gdyby detektory zostały zainstalowane w szczelinach jako przyrząd do pomiaru odległości przebytej przez światło, paski natychmiast zniknęłyby. Nieokreśloność wyniku staje się oczywista dopiero po dokonaniu pomiaru.
Film promocyjny:
Jednocześnie zjawisko superpozycji najwyraźniej ma zastosowanie tylko w polu kwantowym, ponieważ wraz z powiększaniem się obiektów dualizm światła prawie całkowicie zanika w świecie makroskopowym. Jeśli tak, to czy istnieje ograniczenie rozmiaru samego obiektu, który może znajdować się w dwóch miejscach jednocześnie bez żadnych problemów? Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy z uniwersytetów w Wiedniu i Bazylei przeprowadzili eksperyment z podwójną szczeliną z największymi cząsteczkami, które zostały przetestowane w historii fizyki.
Poprzedni rekord obejmował cząsteczki zawierające ponad 800 atomów, ale zespołowi badawczemu udało się rozszerzyć go do 2000 atomów. Cząsteczki istniały w stanie superpozycji kwantowej i wykazywały podobny wynik dualności kwantowej. Taki wynik przybliża granicę mikroskopii do naszego makro-świata, jednocześnie niemal całkowicie zacierając jakąkolwiek granicę między nimi.
