کشف راهی برای ردیابی ذرات مشاهده نشدۀ کوانتومی
یکی از اصول پایه‌ای نظریه کوانتوم این است که اشیاء کوانتومی بصورت موج یا ذره وجود دارند اما تا زمانی که آنها اندازه‌گیری نشوند، نمی‌توانند به این دو شکل در آیند. این موضوع باعث شده است تا شناسایی یا ردیابی اشیاء کوانتومی مشاهده نشده غیرممکن به نظر برسد. اما بتازگی فیزیکدانان این مشکل را حل کرده و ثابت کردند ردیابی این ذرات غیرممکن نیست.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
تاریخ : سه شنبه 1396/11/10 ساعت 10:18
زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان
به گزارش بیگ بنگ، دیوید آرویدسون شوکور، محقق ارشد این پژوهش و دانشجوی دکتری در آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج فردی بود که قضیه‌ای در فیزیک به نام “تابع موج” توجه او را به خود جلب کرد. آرویدسون در بیانیه‌ای خبری اظهار داشت که این قضیه تاکنون بیشتر به عنوان ابزاری در ریاضیات مورد استفاده قرار می‌گرفته است تا توضیحی برای ذرات کوانتومی. او در ادامه گفت: «به همین دلیل است که ما چالش یافتن راهی برای ردیابی حرکات مرموز ذرات کوانتوم را پذیرفتیم.»
محققان نشان دادند که بجای اندازه‌گیری شی کوانتومی، می توان با بررسی نحوۀ تعاملات جسم کوانتومی با محیط اطراف آن، ذرات مشاهده نشدۀ کوانتومی را ردیابی نمود. ذرات در حین حرکت، محیط اطراف خود را “نشانه‌گذاری´می‌کنند. هر نشانه یا همکنش با محیط، اطلاعاتی را درون ذره کدگذاری می کند. بنابراین آرویدسون و همکارانش روشی را ابداع کردند تا این تعاملات نشانه‌ای را بدون مشاهده مستقیم، ردیابی کنند. هم چنین محققان در خلال بررسی این نشانه‌ها دریافتند که می توان این اطلاعات را در پایان هر آزمایش کدگشایی کرد. این موضوع به دانشمندان کمک می کند تا حرکات ذرات کوانتوم را دنبال کرده و رفتارهای آن ها را پیش‌بینی کنند.
قلمرو ممنوعه
این روش جدید امکان آزمایش پیش‌بینی‌های قبلی در مکانیک کوانتوم را فراهم می کند. این پیش‌بینی‌ها شامل ایده‌هایی از این دست هستند که یک ذره می تواند همزمان در دو مکان مختلف حضور داشته باشد یا نظراتی از قبیل تله‌پاتی که در آن اطلاعات بدون مبادلۀ هیچ ذره‌ای میان دو نفر منتقل می‌شود. بنابراین این تحقیقات نه تنها ثابت می کند که مسئله‌ای غیرممکن، به ممکن تبدیل شده است، بلکه می تواند امکان اثبات بالقوۀ تله‌پاتی را فراهم کند. مهمتر اینکه شاید این تحقیقات درک ما از ذرات موجی را دستخوش تغییر سازد. پیشتر ذرات موجی به عنوان ابزارهای محاسباتی انتزاعی شناخته می‌شدند که از آنها برای پیش‌بینی نتیجۀ آزمایشات کوانتومی استفاده می شد اما محققان دریافتند که اطلاعات کدگذاری شده در هر ذره کوانتومی پس از هر تعامل نشانه‌ای مستقیما با تابع موج در ارتباط است.
آرویدسون در بیانیۀ خبری خود اظهار داشت: «نتایج آزمایشات ما نشان می‌دهد “تابع موج” ارتباط نزدیکی با حالت اصلی ذره دارد. بنابراین ما موفق به بررسی قلمرو ممنوعۀ مکانیک کوانتوم یعنی ردیابی ذرات کوانتومی مشاهده نشده شدیم.» این تحقیقات می تواند به پیشبرد تلاش‌های دانشمندان در درک حرکات و رفتار ذرات کوانتومی و موجی کمک کند. حقایق بنیادین فیزیک کوانتوم را می توان با خیل اطلاعات جدید مورد آزمایش قرار داد و حتی ممکن است اکتشافات بسیاری در انتهای این مسیر منتظر ما باشند.
منبع: http://bigbangpage.com
محققان نشان دادند که بجای اندازه‌گیری شی کوانتومی، می توان با بررسی نحوۀ تعاملات جسم کوانتومی با محیط اطراف آن، ذرات مشاهده نشدۀ کوانتومی را ردیابی نمود. ذرات در حین حرکت، محیط اطراف خود را “نشانه‌گذاری´می‌کنند. هر نشانه یا همکنش با محیط، اطلاعاتی را درون ذره کدگذاری می کند. بنابراین آرویدسون و همکارانش روشی را ابداع کردند تا این تعاملات نشانه‌ای را بدون مشاهده مستقیم، ردیابی کنند. هم چنین محققان در خلال بررسی این نشانه‌ها دریافتند که می توان این اطلاعات را در پایان هر آزمایش کدگشایی کرد. این موضوع به دانشمندان کمک می کند تا حرکات ذرات کوانتوم را دنبال کرده و رفتارهای آن ها را پیش‌بینی کنند.
قلمرو ممنوعه
این روش جدید امکان آزمایش پیش‌بینی‌های قبلی در مکانیک کوانتوم را فراهم می کند. این پیش‌بینی‌ها شامل ایده‌هایی از این دست هستند که یک ذره می تواند همزمان در دو مکان مختلف حضور داشته باشد یا نظراتی از قبیل تله‌پاتی که در آن اطلاعات بدون مبادلۀ هیچ ذره‌ای میان دو نفر منتقل می‌شود. بنابراین این تحقیقات نه تنها ثابت می کند که مسئله‌ای غیرممکن، به ممکن تبدیل شده است، بلکه می تواند امکان اثبات بالقوۀ تله‌پاتی را فراهم کند. مهمتر اینکه شاید این تحقیقات درک ما از ذرات موجی را دستخوش تغییر سازد. پیشتر ذرات موجی به عنوان ابزارهای محاسباتی انتزاعی شناخته می‌شدند که از آنها برای پیش‌بینی نتیجۀ آزمایشات کوانتومی استفاده می شد اما محققان دریافتند که اطلاعات کدگذاری شده در هر ذره کوانتومی پس از هر تعامل نشانه‌ای مستقیما با تابع موج در ارتباط است.
آرویدسون در بیانیۀ خبری خود اظهار داشت: «نتایج آزمایشات ما نشان می‌دهد “تابع موج” ارتباط نزدیکی با حالت اصلی ذره دارد. بنابراین ما موفق به بررسی قلمرو ممنوعۀ مکانیک کوانتوم یعنی ردیابی ذرات کوانتومی مشاهده نشده شدیم.» این تحقیقات می تواند به پیشبرد تلاش‌های دانشمندان در درک حرکات و رفتار ذرات کوانتومی و موجی کمک کند. حقایق بنیادین فیزیک کوانتوم را می توان با خیل اطلاعات جدید مورد آزمایش قرار داد و حتی ممکن است اکتشافات بسیاری در انتهای این مسیر منتظر ما باشند.
منبع: http://bigbangpage.com
