Tai viena didžiausių mokslo paslapčių. Niekas nežino, kaip tai veikia ()
Tiesiog stebint eksperimento eigą, viskas pasikeičia.
© Johannes Kalliauer, CC BY-SA 4.0 | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Double-slit.svg
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Ar kada nors girdėjote apie dvigubo plyšio eksperimentą (double slit experiment)? Tai vienas keisčiausių šiuolaikinės fizikos eksperimentų, atskleidžiantis kvantinės mechanikos keistumą. Iš esmės bangos, praeinančios pro du siaurus, lygiagrečius plyšius, ekrane suformuoja interferencinį raštą. Tai pasakytina apie visas bangas – šviesos, vandens ar garso bangas.
Tačiau šviesa yra ne tik banga – tai taip pat dalelė, vadinama fotonu. Taigi, kas nutinka, jei į dvigubus plyšius paleisite vieną fotoną? Pasirodo, net jei yra tik vienas fotonas, jis vis tiek suformuoja interferencinį raštą. Tarsi fotonas vienu metu sklistų per abu plyšius.
Dar keisčiau: vien stebint dvigubo plyšio eksperimentą, fotonų elgesys pasikeičia.
Dvigubo plyšio eksperimento paaiškinimas
Dvigubo plyšio eksperimento idėja yra ta, kad net jei fotonai po vieną siunčiami per plyšius, vis tiek yra banga, kuri sukuria interferencijos modelį. Banga yra tikimybės banga, nes eksperimentas yra suplanuotas taip, kad mokslininkai nežinotų, pro kurį iš dviejų plyšių praeis bet kuris individualus fotonas.
|
Tačiau jei jie bando išsiaiškinti, pastatydami detektorius priešais kiekvieną plyšį, kad nustatytų, pro kurį plyšį fotonas iš tikrųjų praeina, interferencijos modelis visiškai nepasirodo. Tai tiesa, net jei jie bando pastatyti detektorius už plyšių. Kad ir ką mokslininkai darytų, jei jie bando bet ką stebėti fotonus, interferencijos modelis neatsiranda.
Taip, viskas tampa dar keisčiau.
Mokslininkų grupė išbandė dvigubo plyšio eksperimento variantą, vadinamą uždelsto pasirinkimo eksperimentu. Mokslininkai į kiekvieną plyšį įdėjo specialų kristalą. Kristalas suskaido visus įeinančius fotonus į identiškų fotonų porą. Vienas šios poros fotonas turėtų sukurti standartinį interferencinį modelį, o kitas keliauja į detektorių. Galbūt su šia sistema fizikai galėtų sėkmingai rasti būdą stebėti logiką paneigiantį fotonų elgesį.
Tačiau štai keisčiausia dalis: jis vis tiek neveikia, nepriklausomai nuo to, kada įvyksta tas aptikimas. Net jei antrasis fotonas aptinkamas po to, kai pirmasis fotonas pasiekia ekraną, jis sugadina interferencijos modelį. Tai reiškia, kad stebint fotoną galima pakeisti jau įvykusius įvykius.
Mokslininkai vis dar nežino, kaip tiksliai visa tai veikia. Tai viena didžiausių kvantinės mechanikos paslapčių. Galbūt kada nors kažkas pagaliau galės ją išspręsti.
Naujas, laiku pagrįstas dvigubo plyšio eksperimentas
Tyrimas, paskelbtas žurnale „Nature Physics“ 2023 m. balandžio mėn., parodė, kad dvigubo plyšio eksperimentas taip pat teisingas laikui, o ne tik erdvei.
Pradiniame dvigubo plyšio eksperimente šviesos bangos sklido per siaurus fizinės erdvės tarpus. Tuo tarpu šiame naujame eksperimente šviesos bangos buvo leidžiamos per „plyšius laike“ su panašiais rezultatais.
Šiame eksperimente infraraudonųjų spindulių lazeriu buvo apšviesta tipiškai neatspindinti medžiaga – sluoksniuotas auksas ir stiklas, padengti indžio alavo oksidu, dažniausiai naudojamu išmaniųjų telefonų ekranuose. Antras lazeris buvo nukreiptas į medžiagos paviršių, ir medžiagos savybės pasikeitė, leisdamos jai atspindėti pirmąjį lazerio spindulį. Dabar, panašiai kaip ir pradiniame dvigubo plyšio eksperimente, kai antrasis lazeris buvo impulsuojamas du kartus greitai iš eilės, atspindėto (ir pirmojo) lazerio spindulio bangos ilgiai tapo „sudėtingesni“ ir sukūrė interferencinį modelį. Tačiau, kai antrasis lazeris impulsavo tik vieną kartą, atspindėto lazerio bangos ilgiai išliko monochromatiniai.
Panašūs laiko pagrindu veikiantys dvigubo plyšio eksperimentai taip pat buvo atlikti su vandens bangomis ir elektromagnetinėmis bangomis, o šio tyrimo tyrėjai tikisi kitą kartą atlikti savo eksperimentą su garso bangomis.
Pasak „Nature“, tokio tipo „laikinųjų interferencijų“ technologija galėtų būti sėkmingai panaudota įvairiose srityse – nuo 6G antenų konsolidavimo iki laiko kristalų gamybos ir fotonų pagrindu veikiančių kvantinių kompiuterių kūrimo.
Visas pasaulis sulaikė kvėpavimą. ITER – brangiausias projektas istorijoje žengia į lemiamą etapą
+1
