Fizicienii au stabilit un nou record cu cea mai grea pisică a lui Schrödinger de până acum: ScienceAlert

Un mic cristal oscilant care cântărește puțin mai mult de un grăunte de nisip a devenit cel mai greu obiect înregistrat vreodată într-o suprapunere de situri.

Fizicienii de la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie (ETH) din Zurich au atașat un rezonator mecanic unui tip de circuit supraconductor utilizat în mod obișnuit în calculul cuantic pentru a reproduce faimosul experiment gândit al lui Erwin Schrödinger la o scară fără precedent.

În mod paradoxal, Schrödinger ar fi oarecum sceptic că orice lucru atât de mare – ei bine, orice – ar putea exista într-o stare ambiguă de realitate.

Stările de suprapunere sunt de neegalat în experiența noastră de zi cu zi. Urmăriți mingea de fotbal care cade și îi puteți urmări rata de cădere cu un cronometru. Poziția sa finală de repaus este la fel de clară ca ziua și chiar și modul în care se rotește în zbor este evident.

Dacă închideți ochii când cad, nu există niciun motiv să credeți că aceste stări de localizare sau comportament ar putea fi diferit. Cu toate acestea, în fizica cuantică, caracteristici precum poziția, spinul și impulsul nu există în niciun fel semnificativ până când vezi o minge sprijinită pe pământ.

Alături de o altă greutate grea a fizicii teoretice, Albert Einstein, Schrödinger nu era tocmai pasionat de interpretările experimentelor care indică faptul că particulele nu aveau proprietăți precise până când observația le-a dat una.

Pentru a arăta cât de absurdă era întreaga idee, laureatul austriac Nobel a descris un scenariu în care locația neobservată a unei particule era legată de viața unei pisici invizibile.

Imaginați-vă, dacă vreți, că o particulă a scuipat aleatoriu dintr-un atom în descompunere, lovește un contor Geiger, provocând să spargă fiola cu otravă și ucide instantaneu o pisică. Deoarece toate acestea au loc într-o cutie, evenimentele și momentul lor rămân neobservate.

Mergi cu ceea ce este cunoscut ca Interpretarea Copenhaga În fizica cuantică, sistemul invizibil există într-o stare de toate posibilitățile până când este observată starea sa finală. Particula este emisă și nu. Contor Geiger activ și inactiv. Flaconul cu otravă este rupt, nu spart. Și pisica este vie și moartă.

Acest camuflaj mortal este aproape imposibil de vizualizat, dar este ușor de reprezentat Ecuația ondulatorie a lui Schrödinger.

Aproape un secol mai târziu, cea a lui Schrödinger nu mai este o glumă. A fost observată nu numai în molecule mici, ci și în molecule întregi (ca să nu mai vorbim de grupuri de mii de atomi). Putem manipula cutia pentru a ne asigura că pisica nu moare niciodată. Putem chiar să schimbăm setarea pentru a separa pisica. De fapt, tehnologii întregi se bazează pe aceleași principii ca și obiectele în stări de suprapunere.

Deși nicio pisică reală nu a fost vreodată amenințată de un experiment cuantic – din cauza moralei, știi – teoria rămâne simplă. Obiectele mari, cum ar fi pisicile, sau într-adevăr, oamenii, elefanții sau chiar dinozaurii, pot exista în stări de suprapunere în același mod ca electronii, cuarcii și fotonii.

Matematica nu lasă loc de îndoială, totuși, observarea efectelor unei prezențe atât de neclare la o scară atât de mare este o altă poveste.

La nivel atomic, o tentă de destine neîmplinite poate fi văzută cu echipamente destul de primitive. Pe măsură ce proprietățile obiectelor cresc, devine mai dificil să se obțină empiric semnăturile suprapunerii.

În acest ultim experiment, rezonatorul undelor sonore înalte sau habar, ca o pisică 16,2 µg. Ceea ce îi lipsește mustaților și pufurilor de pește, compensează prin faptul că poate zumzea pe o gamă scurtă de frecvențe atunci când este alimentat de un curent.

„Prin suprapunerea celor două stări de oscilație în cristal, am creat efectiv o pisică a lui Schrödinger cântărind 16 micrograme.” El spune Autorul principal și fizicianul ETH Zurich Yiwen Chu.

Pentru rolurile atomului radioactiv, contor Geiger și otravă, Echipa A trimiteun circuit supraconductor care a servit ca sursă de energie pentru experiment, senzor și suprapunere.

Conectarea celor două împreună a permis cercetătorilor să pună în mișcare HBAR, astfel încât vibrațiile sale să tremure în două faze simultan, un fenomen care a fost din nou în transmisie.

Cât de mari ar putea fi experimentele viitoare este o întrebare deschisă. În practică, împingerea limitelor dimensiunii suprapunerii poate duce la noi modalități de a face tehnologia cuantică mai puternică sau de a forma baza unor instrumente mai sensibile pentru studierea materiei și a universului.

Practic, există încă întrebări despre ce înseamnă ca materia să fie în suprapunere. În ciuda deceniilor de progres în a face mecanica cuantică mai precisă, există Încă nu este clar De ce deschiderea cutiei ar trebui să facă vreo diferență pentru soarta pisicii lui Schrödinger.

Ce înseamnă să transformi poate în realitate rămâne la fel de mult un mister al fizicii particulelor ca atunci când Schrödinger și-a visat ideea absurdă despre o pisică care nu ar trebui să fie.

Această cercetare a fost publicată în Științe.