謎の量子の旅をする中で予想外の動きを見せる中性子

Tokyoウィーン工科大学の研究者たちは、中性子を用いた実験で「レゲット・ガークの不等式」を検証しました。この概念は、量子物体が古典物理学に従って振る舞うかどうかを調べるものです。これらの発見により、量子力学への理解が問い直されています。

主要なポイントは以下の通りです：

• レゲット＝ガーグ不等式は巨視的実在性を検証します。
• これは異なる時点での測定間の相関を確認します。
• 古典物理学が成立するのであれば、これらの相関は弱いはずです。
• 量子物理学が正しければ、相関は強く現れます。

1985年に、科学者のアンソニー・ジェームズ・レゲットとアヌパム・ガーグは、より大きな物体が量子の振る舞いを示すことができるかどうかを調べるテストを開発しました。量子物理学では、粒子が同時に複数の状態に存在することができるため、物体が特定の特性や位置を持つという古典的な考え方に挑戦します。

TUウィーンの科学者たちは、実験に中性子ビームを使用しました。彼らは中性子干渉計を使って、中性子ビームを数センチ離れた2つの異なる経路に分けました。量子理論によれば、各中性子は同時に両方の経路を通ります。この実験から、レジェット＝ガーグの不等式が破られたことが示され、古典物理学では説明できない方法で中性子が振る舞うことが明らかになりました。

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ウィーン工科大学の研究者たちは、大きな物体でも量子の振る舞いを示すことができると発見しました。彼らはその結果を「フィジカル・レビュー・レターズ」に発表しました。理論を検証するために中性子干渉計を使用し、この装置は中性子ビームを分割して再結合し、その経路を測定します。

量子効果がより大きなスケールで観察されることは驚くべきことであり、それは私たちの通常の世界の理解に挑戦しています。もし粒子が二つの状態に同時に存在できるのなら、それは日常の物体にどのような意味を持つのでしょうか？私たちが固体で確実だと認識しているものにおいても、量子効果の可能性を考えさせられます。

実験の結果、現実を理解する方法を変える必要があることが示されました。古典物理学では全てを説明しきれません。中性子の挙動を理解するためには量子論が重要です。これらの基礎的な研究は、将来的に新しい技術、ひょっとすると日常的に使える量子コンピュータの開発につながるかもしれません。

この研究は、量子論が世界をどのように説明しているかを実証しています。従来の物理学では、この発見を説明することはできません。量子物理学は、粒子のふるまいをうまく説明します。この研究は、現代物理学において量子力学がなぜ重要なのかを示しています。