Może być ziarno nadziei dla najsłynniejszego skazanego na śmierć kota, kota Schrödingera.
W dziwnym eksperymencie myślowym symbolizującym dziwny stan cząstek subatomowych w fizyce kwantowej kot uwięziony w pudełku jest martwy i żywy, dopóki pudełko nie zostanie otwarte, w którym to momencie kot albo padnie martwy, albo szczęśliwie ucieknie.
Kiedyś sądzono, że ten moment prawdy był natychmiastowy i całkowicie nieprzewidywalny. Ale w badaniu opublikowanym 3 czerwca w czasopiśmie Nature fizycy z Yale byli w stanie obserwować kota Schrödingera w akcji, przewidywać losy kotów, a nawet uratować kota przed przedwczesną śmiercią.
Dzięki temu nowemu odkryciu fizycy byli w stanie „zatrzymać proces i przywrócić kota do stanu, w którym żyje” - powiedział Live Science Michel Devoret, fizyk z Harvardu i jeden ze współautorów badania.
W fizyce kot Schrödingera jest eksperymentem myślowym, w którym kot jest uwięziony w pudełku z cząsteczką, która ma 50-50 szans na rozkład. Jeśli cząstka rozpada się, kot umiera; w przeciwnym razie kot żyje. Dopóki nie otworzysz pudełka, nie masz pojęcia, co się stało z kotem, więc istnieje on w superpozycji stanów martwych i żywych, tak jak elektrony i inne cząsteczki subatomowe jednocześnie występują w wielu stanach (takich jak wiele energii poziomy), aż zostaną zaobserwowane. Kiedy cząstka jest obserwowana i losowo wybiera tylko jeden poziom energii, nazywa się to skokiem kwantowym. Fizycy początkowo sądzili, że skoki kwantowe są natychmiastowe i dyskretne: Poof! I nagle cząstka jest w takim czy innym stanie.
Ale w latach 90. więcej fizyków zaczęło podejrzewać, że cząsteczki podążają ścieżką liniową, gdy wykonują skok, zanim osiągną stan końcowy. W tym czasie fizycy nie mieli technologii obserwowania tych trajektorii, powiedział Todd Brun, fizyk z University of Southern California, który nie był zaangażowany w badania. Tam wkracza Devoret i jego współautorzy.
Fizycy z Yale rzucili jasne światło na atom i zaobserwowali, jak światło rozproszyło się podczas skoku kwantowego. Odkryli, że skoki kwantowe były raczej ciągłe niż dyskretne i że skoki do różnych dyskretnych poziomów energii utrzymywanych na określonych torach „lotu”.
Kiedy fizycy znali konkretny stan zbliżania się atomu, byli w stanie odwrócić ten lot, stosując siłę we właściwym kierunku z odpowiednią siłą, powiedział główny autor i fizyk z Uniwersytetu Yale Zlatko Minev. Dodał, że prawidłowe określenie rodzaju skoku było kluczowe dla pomyślnego cofnięcia lotu. „To bardzo niepewne” - powiedział Minev Live Science.
Niektórzy fizycy, jak Brun, nie są zaskoczeni odkryciem: „Nie różni się to od niczego, co ktokolwiek przewidział”, powiedział Brun Live Live. „Interesujące jest to, że przeprowadzili to eksperymentalnie”.
Nowe odkrycie jest szczególnie istotne w przypadku ośrodków badawczych, takich jak obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO), w którym fizycy obserwują fale grawitacyjne, powiedział Devoret. W tych obiektach badawczych nieprzewidywalność cząstek, zwana także hałasem kwantowym, jest zmorą starań naukowców o dokładne pomiary.
„Jak fizycy lubią mówić przy hałasie kwantowym, nawet Bóg nie może wiedzieć, co zmierzysz” - powiedział Devoret. Korzystając z badań, fizycy mogą „wyciszyć” szum kwantowy i dokonywać dokładniejszych pomiarów.
Devoret powiedział, że cząsteczki i los kota Schrödingera zawsze będą nieco nieprzewidywalne. Głównym odkryciem jego i współautorów jest to, że ich losy można obserwować i przewidywać na bieżąco.
„To trochę jak erupcje wulkaniczne” - wyjaśnił Devoret - „są one nieprzewidywalne w perspektywie długoterminowej. Ale w krótkim okresie widać, kiedy wybuchnie jedna z nich”.
