Heisenbergo principe yra landa – ir per ją pasišviesdami, galime aptikti gravitacines bangas

Kodėl neapibrėžtumas naudingas kvantų fizikai

1927 m. vasarį, jauną kvantų fizikos pionieriaus Nilso Boro asistentą aplankė mintis, kodėl elektronų matavimas pateikia tokius neaiškius rezultatus. „Kuo tiksliau nustatoma pozicija, tuo netiksliau žinomas momentas, ir atvirkščiai,“ parašė jis.

Werneris Heisenbergas atrado savo žymųjį neapibrėžtumo principą – kertinį kvantų fizikos akmenį, ribojantį ne tik pozicijos ir momento, bet ir visų kitų viena kitą papildančių savybių kiekius.

Neapibrėžtumas turi ir praktines pasekmes. Tarkime, gravitacinės bangos, kurios yra pagrindinė nepatvirtinta Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos prognozė. Šių erdvėlaikio ribulių aptikimui vykdomi eksperimentai remiasi mažais sutrikdymais lazerio šviesoje, atsispindinčioje tarp dviejų veidrodžių. „Žmonės manė, kad yra fundamentali tokių detektorių jautrumo riba, standartinė kvantinė riba,“ sako dirbantis su vienu iš tokių detektorių Karsten Danzmann iš Maxo Plancko Gravitacijos fizikos instituto Hanoveryje, Vokietijoje, GEO 600.

Iš tiesų šiame principe yra landa. Neapibrėžtumas teigia, kad galima sužinoti apie vieną savybę, mažiau sužinant apie kitą, ją papildančią savybę. Norint aptikti didelio dažnio gravitacines bangas, reikia tiksliai žinoti į veidrodį krintančių fotonų skaičių, jų papildanti savybė, atskriejimo laikas, nelabai rūpi. Suspaudus visą neapibrėžtumą į fotonų atskriejimo laiką, galima dramatiškai padidinti aptikimo jautrumą.

„Suspaustą šviesą“ pirmasis pasiūlė fizikas Carltonas Cavesas devintajame XX a. dešimtmetyje, bet tik praėjusiame dešimtmetyje fizikai įvaldė reikiamas technologijas, tarp kurių, vieno normalaus fotono padalinimas į du, turinčius suspaustą neapibrėžtumą. GEO 600 dabar naudoją šią techniką nuolatos – ir atrodo, nesimato ribos. „Suspaudimas gerės, pamažu, bet nuolatos,“ teigia Danzmannas.

Komentarai (0)