چطور در يك لحظه در دو جا حضور داشته باشيم؟

شايد در عالم واقع حضور در دو محل مختلف به طور هم زمان امكان پذير نباشد؛ اما از نظر قوانين كوانتومي چنين چيزي ممكن است. اكنون دانشمندان آزمايشي ترتيب داده اند تا به بررسي اين موضوع بپردازند.




آزمايش جاه‌طلبانه‌اي كه طي آن قرار است يك گوي شيشه‌اي به طور هم‌زمان در دو محل وجود داشته باشد، مي‌تواند حساس‌ترين امتحاني باشد كه تا كنون در خصوص نظريه كوانتوم مطرح شده است.

به گفته محققان، اين آزمايش يك گوي محتوي ميليون‌ها اتم را در يك وضعيت برهم‌نهي در مكان‌هاي مختلف قرار خواهد داد.

به گزارش نيوساينتيست، از زماني‌كه اروين شرودينگر طي آزمايش نظري مشهور خود اعلام كرد كه يك گربه به صورت هم‌زمان مي‌تواند در يك برهم‌نهي از وضعيت مرده و زنده بودن قرار داشته باشد، فيزيك‌دانان همواره از خود مي‌پرسند كه آيا اجسام بزرگ مي‌توانند از قوانين كوانتوم تبعيت كنند يا خير.

ايده آزمايش اين است كه يك گوي شيشه‌اي به قطر 40 نانومتر كه در يك محفظه كوچك قرار دارد، به طور ناگهاني تحت بمباران يك ليزر قرار بگيرد.

اين كار باعث مي‌شود كه گوي از يك سمت محفظه به سمت ديگر پرتاب شود. اما از آنجايي‌كه ماهيت نور كوانتومي است، موقعيت كره نيز وضعيتي كوانتومي خواهد داشت. اين مساله باعث مي‌شود كه گوي در يك برهم‌نهي كوانتومي قرار گيرد.

به گفته اوريل رومرو ايزارت از موسسه اپتيك كوانتومي ماكس پلانك آلمان، قرار است كه آزمايش در خلاء بالا و دماي فوق العاده پايين انجام شود تا اختلالات گرمايي يا مولكول‌هاي هوا مزاحمتي براي گوي ايجاد نكنند.

بدون ذره‌اي هم‌پوشاني

آرون اوكانل و همكارانش در دانشگاه سانتاباربارا كاليفرنيا، نشان دادند كه ايجاد برهم‌نهي در يك نوار فلزي به طول 60 ميكرومتر امكان‌پذير است. با اين وجود، جدايش فيزيكي ناشي از دو وضعيت مختلف نوار تنها 1 فمتومتر (هر فمتو معادل 10 به توان منفي 15 است) بود، يعني چيزي تقريبا معادل عرض هسته يك اتم.

در مقابل، آزمايش جديد گوي شيشه‌اي را در آن واحد در دو موقعيت كاملا متمايز و بدون كوچك‌ترين هم‌پوشاني قرار مي‌دهد. رومرو ايزارت مي‌گويد: «در آزمايش پيشنهادي ما، مركز جرم در يك برهم‌نهي از موقعيت‌هاي مكاني قرار مي‌گيرد كه فاصله آنها از يكديگر، بيشتر از اندازه خود جسم است.»

آزمايش‌هاي تداخل‌سنجي اتمي كه در آنها فلورين‌ها (كلاس خاصي از مولكول‌هاي كربني كه شكلي كروي دارند) و ساير مولكول‌هاي شامل چند صد اتم در وضعيت‌هاي متمايز برهم‌نهي قرار گرفته‌اند، از نظر جدايش قبلا هم به نتايج خوبي رسيده است. اما رويكرد جديد به راستي از اجسام ماكروسكوپي براي آزمايش استفاده مي كند.

به گفته محققان، انجام آزمايش‌هايي در خصوص مكانيزم‌هاي كوانتوم بسيار ارزشمند است. مشاهده رفتار چنين اجسام بزرگي كه از قوانين كوانتوم پيروي مي‌كنند، بهترين وسيله براي يافتن راه‌هايي است كه در آن نظريه كوانتوم ممكن است شكست بخورد.

به گفته آنتوني لگات از دانشگاه ايل‌نويز، آزمايش رومرو ايزارت مي‌تواند درك ما را از حقايق پشت پرده كوانتوم بالا ببرد.

وي مي‌گويد: «نه آزمايش‌هاي فلوريني و نه آزمايش اوكانل، قادر نيستند كه نظريات قدرتمند رقيب نظريه كوانتوم را مورد آزمايش قرار دهند.» ​