Атом пойман с поличным: был здесь и там одновременно. Квантовая физика перестала быть абстракцией
NewsMakerГелий бросает вызов фундаментальным основам мироздания.
Частица вещества, которая одновременно движется сразу по нескольким путям, звучит как прием из научной фантастики. Но физики из Австралийского национального университета сумели показать именно такое поведение в эксперименте с атомами гелия. Раньше похожие опыты чаще проводили с фотонами, а здесь речь идет о частицах с массой, на которые действует гравитация. Поэтому новый результат выводит квантовые эффекты из привычной оптики ближе к обычной материи и к старому вопросу о том, как квантовая механика сочетается с гравитацией .
Для неспециалиста вся конструкция звучит почти абсурдно. Квантовая теория давно допускает, что частица может находиться сразу в двух местах, а ее волновое состояние способно интерферировать само с собой. На бумаге идея существует больше века, но показать подобное поведение у материального объекта крайне трудно. Даже с фотонами задача оставалась непростой. С атомами контроль становится еще сложнее: у них есть масса, на движение влияет притяжение, а эксперимент требует гораздо более точной настройки.
Авторы выбрали гелий. Атомы гелия удобны для подобных опытов, но при этом остаются полноценными частицами вещества, а не безмассовыми квантами света. Наблюдение запутанности в движении таких объектов стало заметным шагом дальше по сравнению с прежними экспериментами с частицами света. Новый результат показывает, что эффекты, которые часто кажутся странностями микромира, сохраняются и в более осязаемых системах.
Предыдущие попытки уже были, но до убедительного результата не доходили. Команда ANU смогла зафиксировать поведение, которое квантовая теория предсказывала давно: частица вещества может находиться сразу в двух местах и интерферировать между этими состояниями. Для учебника квантовой механики тезис не новый, но для эксперимента с атомами он до сих пор оставался очень трудной задачей.
Отсюда и интерес к работе. Квантовая механика отлично описывает явления на малых масштабах, где действуют вероятности, суперпозиции и запутанность. Общая теория относительности так же уверенно работает с гравитацией, движением планет и устройством пространства-времени. Прямо совместить оба описания физики до сих пор не удалось. Эксперименты с частицами вещества, чувствительными к гравитационному полю , дают способ проверять границу между этими двумя картинами не только в расчетах, но и на практике.
Если частицы вещества удается удерживать в состояниях, где они как будто находятся сразу в нескольких местах, у исследователей появляется новый инструмент. С его помощью можно смотреть, как гравитация влияет на такие хрупкие квантовые состояния и где привычная квантовая картина начинает давать сбой. Работа австралийских физиков не закрывает спор о теории всего, но переводит старую идею из области красивых формул в область наблюдаемого эксперимента. Теперь речь идет не об эффектной абстракции, а о наблюдаемом свойстве материи.
Частица вещества, которая одновременно движется сразу по нескольким путям, звучит как прием из научной фантастики. Но физики из Австралийского национального университета сумели показать именно такое поведение в эксперименте с атомами гелия. Раньше похожие опыты чаще проводили с фотонами, а здесь речь идет о частицах с массой, на которые действует гравитация. Поэтому новый результат выводит квантовые эффекты из привычной оптики ближе к обычной материи и к старому вопросу о том, как квантовая механика сочетается с гравитацией .
Для неспециалиста вся конструкция звучит почти абсурдно. Квантовая теория давно допускает, что частица может находиться сразу в двух местах, а ее волновое состояние способно интерферировать само с собой. На бумаге идея существует больше века, но показать подобное поведение у материального объекта крайне трудно. Даже с фотонами задача оставалась непростой. С атомами контроль становится еще сложнее: у них есть масса, на движение влияет притяжение, а эксперимент требует гораздо более точной настройки.
Авторы выбрали гелий. Атомы гелия удобны для подобных опытов, но при этом остаются полноценными частицами вещества, а не безмассовыми квантами света. Наблюдение запутанности в движении таких объектов стало заметным шагом дальше по сравнению с прежними экспериментами с частицами света. Новый результат показывает, что эффекты, которые часто кажутся странностями микромира, сохраняются и в более осязаемых системах.
Предыдущие попытки уже были, но до убедительного результата не доходили. Команда ANU смогла зафиксировать поведение, которое квантовая теория предсказывала давно: частица вещества может находиться сразу в двух местах и интерферировать между этими состояниями. Для учебника квантовой механики тезис не новый, но для эксперимента с атомами он до сих пор оставался очень трудной задачей.
Отсюда и интерес к работе. Квантовая механика отлично описывает явления на малых масштабах, где действуют вероятности, суперпозиции и запутанность. Общая теория относительности так же уверенно работает с гравитацией, движением планет и устройством пространства-времени. Прямо совместить оба описания физики до сих пор не удалось. Эксперименты с частицами вещества, чувствительными к гравитационному полю , дают способ проверять границу между этими двумя картинами не только в расчетах, но и на практике.
Если частицы вещества удается удерживать в состояниях, где они как будто находятся сразу в нескольких местах, у исследователей появляется новый инструмент. С его помощью можно смотреть, как гравитация влияет на такие хрупкие квантовые состояния и где привычная квантовая картина начинает давать сбой. Работа австралийских физиков не закрывает спор о теории всего, но переводит старую идею из области красивых формул в область наблюдаемого эксперимента. Теперь речь идет не об эффектной абстракции, а о наблюдаемом свойстве материи.