Neutrony na niezwykle ciekawych ścieżkach: badanie ujawnia dziwne zachowanie wyjaśniane teorią kwantową

WarsawNiedawne testy z neutronami przeprowadzone na TU Wien przyniosły nieoczekiwane wyniki. Odkrycia sugerują, że neutrony nie zachowują się zgodnie z klasycznymi, codziennymi regułami. Zamiast tego, podążają za zasadami fizyki kwantowej. Zostało to udowodnione w eksperymencie dotyczącym "nierówności Leggetta-Garga", teorii wprowadzonej w 1985 roku.

Oto kilka kluczowych punktów:

• Teoria kwantowa pozwala, aby obiekty były jednocześnie w kilku stanach.
• Pozyskiwanie informacji o położeniu i stanie cząstki może być mniej precyzyjne, niż nam się wydaje.
• "Nierówność Leggetta-Garga" sprawdza, czy klasyczne wyjaśnienia mogą opisać zachowanie kwantowe.
• Łamanie tej nierówności pokazuje, że klasyczne teorie nie odnoszą się do zachowań wszystkich cząstek.

Teoria kwantowa wskazuje, że cząstki mogą jednocześnie znajdować się w wielu stanach. To różni się od klasycznej fizyki, która zakłada, że obiekty mają określone właściwości, takie jak ustalone położenie i prędkość, bez względu na to, czy je obserwujemy, czy nie.

Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu badali zachowanie neutronów przy użyciu interferometru neutronowego. To urządzenie dzieli wiązkę neutronów na dwie części, które następnie są ponownie łączone. Zgodnie z teorią kwantową, każdy neutron podróżuje obiema ścieżkami jednocześnie. Te ścieżki mogą być oddalone od siebie o kilka centymetrów, co sprawia, że działania neutronu są bardzo interesujące nawet w większej skali.

Nierówność Leggetta-Garga sprawdza, czy duże obiekty zachowują się zgodnie z zasadami fizyki klasycznej. Fizyka klasyczna przewiduje, że pewne ograniczenia dotyczące siły korelacji pomiędzy pomiarami w różnych momentach czasowych nie powinny być przekraczane. Jeżeli jednak pomiary wykonane w trzech różnych momentach wykazują korelacje silniejsze niż te granice, sugeruje to, że fizyka klasyczna może nie mieć zastosowania. Nierówność Leggetta-Garga umożliwia obliczenie tych korelacji, i choć teorie klasyczne powinny spełniać ten warunek, teorie kwantowe mogą go nie spełniać.

Zobacz również:

Wczoraj · 23:37

Zimowe susze zagrażają migracji i przeżyciu ptaków

W eksperymencie naukowcy wykorzystali urządzenia z kryształu krzemu do podzielenia wiązki neutronów na dwie części. Dokonali pomiarów neutronów w trzech różnych momentach i stwierdzili, że wyniki nie odpowiadały przewidywaniom fizyki klasycznej. Neutrony wykazywały zachowanie, którego teorie klasyczne nie potrafiły wyjaśnić.

Eksperyment ten pokazuje, że fizyka kwantowa lepiej wyjaśnia rzeczywistość niż fizyka klasyczna. Obiekty zbudowane z cząstek kwantowych powinny wykazywać zachowania kwantowe. Nawet duże obiekty wykazują efekty kwantowe. Na przykład, zaobserwowano neutrony poruszające się jednocześnie dwoma ścieżkami. Fizyka klasyczna zakłada, że powinny one podążać jedną drogą, ale teoria kwantowa wskazuje na ich rozszczepienie dróg.

Badacze skorzystali z zaawansowanych pomiarów, aby uzyskać te wyniki. Poddali w wątpliwość przekonanie, że rzeczywisty stan cząstki jest zawsze ukryty lub nieznany. Chociaż wiązki neutronów są większe w świecie kwantowym, nadal przestrzegają praw kwantowych. Te odkrycia nie mogą być wyjaśnione za pomocą fizyki klasycznej.

Eksperymenty przeprowadzone na Politechnice Wiedeńskiej wykazały, że do zrozumienia rzeczywistości niezbędna jest fizyka kwantowa. Tradycyjne teorie nie potrafią wyjaśnić uzyskanych wyników. Odkrycia potwierdzają, że fizyka kwantowa jest kluczowa dla dokładnego opisu zachowania się cząstek.