Neutronen op fascinerende kwantumtochten: onverwachte bevindingen bij TU Wien onthullen nieuwe fysica

AmsterdamRecente neutronentests aan de TU Wien leverden onverwachte resultaten op. De bevindingen laten zien dat neutronen zich niet gedragen volgens de klassieke regels maar volgens de principes van de kwantumfysica. Dit werd bewezen door een experiment waarbij de "Leggett-Garg-ongelijkheid," een theorie uit 1985, werd getest.

Belangrijke punten over quantumtheorie:

• Quantumtheorie maakt het mogelijk dat objecten zich in meerdere toestanden tegelijk bevinden.
• De positie en staat van een deeltje zijn niet altijd precies bepaalbaar.
• De "Leggett-Garg-ongelijkheid" onderzoekt of klassieke verklaringen quantumgedrag kunnen beschrijven.
• Als deze ongelijkheid wordt geschonden, blijkt dat klassieke theorieën niet op alle deeltjesgedragingen van toepassing zijn.

Volgens de kwantumtheorie kunnen deeltjes tegelijkertijd in meerdere toestanden verkeren. Dit is in tegenstelling tot de klassieke natuurkunde, die stelt dat objecten vaste eigenschappen hebben, zoals een specifieke locatie en snelheid, ongeacht of we ze waarnemen.

Onderzoekers van de TU Wien hebben het gedrag van neutronen getest met behulp van een neutroneninterferometer. Dit apparaat splitst een neutronenstraal in twee delen en voegt deze later weer samen. Volgens de kwantumtheorie reist elk neutron tegelijkertijd langs beide paden. Deze paden kunnen enkele centimeters uit elkaar liggen, waardoor het gedrag van de neutronen zelfs op grotere schaal zeer interessant is.

De Leggett-Garg ongelijkheid onderzoekt of grootschalige objecten zich volgens de klassieke fysica gedragen. Volgens klassieke fysica zouden bepaalde limieten voor de sterkte van correlaties tussen metingen in de tijd niet overschreden mogen worden. Als metingen op drie verschillende momenten sterkere correlaties laten zien dan deze limieten, suggereert dat dat klassieke fysica niet van toepassing is. De Leggett-Garg ongelijkheid biedt een methode om deze correlaties te berekenen. Terwijl klassieke theorieën aan deze regel zouden moeten voldoen, kunnen kwantumtheorieën dat misschien niet.

Lees ook:

Vandaag · 01:33

Betovering door geluid: magie voor blinden mogelijk?

Tijdens het experiment gebruikten wetenschappers siliciumkristalapparaten om een neutronenbundel in tweeën te splitsen. Ze maten de neutronen op drie verschillende momenten en ontdekten dat de resultaten niet overeenkwamen met de voorspellingen van de klassieke fysica. De neutronen vertoonden gedrag dat de klassieke theorieën niet konden verklaren.

Dit experiment toont aan dat de kwantumfysica beter in staat is om de werkelijkheid te verklaren dan de klassieke fysica. Objecten die uit kwantumdeeltjes bestaan, zouden kwantumgedrag moeten vertonen. Zelfs grote objecten laten kwantumeffecten zien. Zo werd bijvoorbeeld waargenomen dat neutronen tegelijkertijd twee paden bewandelen. Volgens de klassieke fysica zou dit niet mogelijk zijn en zouden ze slechts één pad moeten volgen, maar de kwantumtheorie toont aan dat ze hun pad kunnen splitsen.

Onderzoekers gebruikten geavanceerde meetmethoden om deze resultaten te verkrijgen. Ze betwistten de opvatting dat de werkelijke toestand van een deeltje altijd verborgen of onbekend is. Neutronenbundels, hoewel groter in de kwantumwereld, volgden nog steeds de kwantumwetten. Deze bevindingen kunnen niet door klassieke natuurkunde worden verklaard.

Uit de proeven aan de TU Wien bleek dat quantumfysica noodzakelijk is om de werkelijkheid te begrijpen. Traditionele theorieën schieten tekort in het verklaren van de uitkomsten. De resultaten bevestigen dat quantumfysica onmisbaar is voor een nauwkeurige beschrijving van het gedrag van deeltjes.