Fizicienii au reușit pentru prima dată să observe entanglementul în impulsul mișcării atomilor, folosind condensate Bose-Einstein de heliu. Experimentul a demonstrat astfel modul în care particulele materializate pot fi corelate cuantic în timp ce se deplasează prin spațiu.
Cum au reușit fizicienii să „prindă” entanglementul în mișcarea atomilor
Studiul a început cu utilizarea unor nori ultrareci de heliu, aduși într-o stare specială numită condensat Bose-Einstein. În această stare, atomii se comportă colectiv, aproape ca o singură undă de materie.
Cercetătorii au determinat acești atomi să se ciocnească în condiții extrem de controlate. În urma coliziunilor, au fost generate perechi de atomi cu stări corelate la nivel cuantic.
Importanța experimentului constă în faptul că entanglementul a fost observat în impulsul acestor atomi, nu doar în stările lor cuantice statice.
Subiecții au fost apoi lăsați să cadă printr-un interferometru special, unde traiectoriile posibile ale atomilor s-au suprapus.
Locul ajungerii pe detector a fost influențat de impulsul fiecărui atom, iar distribuția rezultatelor a confirmat predicțiile teoriei cuantice.
Această procedură a demonstrat că materia în stare de superpoziție poate exista în mod simultan în mai multe poziții, precum dacă ar fi fost „în două locuri deodată”.
Rezultatele sunt semnificative pentru că lumea observată la scară macroscopică pare să aibă o singură poziție și stare, în timp ce, în lumea particulelor, sistemele pot fi superpozite de stări până la măsurare.
Particulele entanglate continuă să influențeze descrierea reciprocă chiar și la distanțe mari, ceea ce încalcă percepțiile clasice despre liniaritate și localitate.
De ce această descoperire contează dincolo de efectul „wow”
Entanglementul a mai fost demonstrat înexperimente anterioare cu fotoni sau alte proprietăți ale atomilor, dar această cercetare aduce un plus: atomii sunt obiecte materiale cu masă, sensibile la gravitație.
Controlul și măsurarea entanglementului în sisteme materiale mari permite evaluarea limitei dintre mecanica cuantică și teoria relativității generale.
Aceasta reprezintă o etapă importantă în încercarea de a uni cele două teorii fundamentale în fizică.
Cu toate acestea, autorii experimentalelor recunosc că drumul către teste complete este lung. Distanțele folosite în prezent trebuie extinse pentru a închide complet „loophole-ul de localitate”.
Trebuie înlocuită și extinsă infrastructura pentru a separa particulele pe distanțe mai mari, însă demonstrația curentă confirmă că abordarea este aplicabilă și reală.
Experimentul validează ideea că universul la nivel fundamental nu trebuie să respecte neapărat intuiția umană, iar rezultate precum acesta împing limitele cunoașterii științifice.
Deși încă nu oferă o „teorie a totului”, această dovadă că lumea microscopică funcționează conform ecuațiilor cuantice arată că fenomenele ciudate ale fizicii subatomice sunt reale și observabile.
Astfel, experimentul constituie o confirmare esențială a comportamentului ciudat al materiei subatomică, întărind în același timp încrederea în validitatea teoretică a mecanicii cuantice.