Real Time Web Analytics مشاهده ی همبستگی های بل و اتم های بی خاصیت! | دیپ لوک

مشاهده ی همبستگی های بل و اتم های بی خاصیت!

0

در دنیای ذرات کوانتومی، یک ذره می تواند با ذرات دیگر همبسته بوده و خواص نامعلومی داشته باشد. حالا فیزیکدانان، این همبستگی های بل را برای نخستین بار بین صدها اتم، مشاهده کرده اند. با دیپ لوک همراه باشید…

اشیایی که در دنیای روزمره و ماکروسکوپی اطرافمان می بینیم، به طور مستقل از یکدیگر و بدون توجه به اینکه آنها را مشاهده کنیم یا نه، دارای خواص منحصربفردی هستند. اینشتین در این زمینه، سوال مشهوری دارد که می گوید: «آیا اگر هیچ کس به آسمان نگاه نکند؛ ماه همچنان آنجا خواهد بود؟» پاسخ ما به این سوال مشهور مانند هر انسان دیگری، «بله» است. اما این جواب، در مورد ذرات ریز دنیای کوانتومی، صادق نیست! ممکن است مکان، سرعت یا گشتاور مغناطیسی یک اتم کاملاً نامعلوم بوده و واقعاً به اندازه گیری اتم های دیگر، بستگی داشته باشد. دانشمندان دانشگاه بازل سوییس موفق شدند تا این واقعیت را در آزمایش خود مشاهده کنند. یافته های آنها در ژورنال science منتشر شد.

آزمودن همبستگی های بل

اگر از این فرض غلط شروع کنیم که اتم ها، خواصی دارند که مستقل از اندازه گیری ها و همچنین مستقل از سایر ذرات هستند، به نامساوی های بل می رسیم. اگر بتوانیم این نامساوی ها را با یک آزمایش، نقض کنیم، می توانیم مطمئن باشیم که خواص اتم ها، مستقل از یکدیگرند. در غیر اینصورت، خواص اتم ها به یکدیگر وابسته هستند که آن را به عنوان همبستگی های بل می شناسیم. همبستگی های بل می گویند هر اتم، فقط در لحظه ی اندازه گیری، خواص منحصربفردش را دارد! یعنی قبل از اندازه گیری، خواص اتم ها، نامعلوم بوده و یاحتی وجود ندارند! به عبارت دیگر با اتم های بی خاصیت، مواجهیم!

تیمی از محققان به رهبری پرفسور نیکلاس سانگراد از دانشگاه بازل سویس به همراه همکارانشان، همبستگی های بل را برای نخستین بار در یک سیستم نسبتاً بزرگ، (به طور دقیق تر ۴۸۰ اتم در یک حالت چگال بوز-اینشتین) مشاهده کرده اند. در آزمایش های قبلی، این همبستگی ها، حداکثر در ۴ ذره ی سبک یا ۱۴ اتم دیده شده بودند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که این اثرات کوانتومی عجیب و غریب می تواند در سیستم های بزرگتر هم، مهم بوده و نقش بازی کنند.

انبوهی از ذرات برهم کنش کننده

به منظور مشاهده ی همبستگی های بل در سیستم های با ذرات زیاد، محققان ابتدا باید روش جدیدی را پیدا می کردند که به اندازه گیری هر ذزه به طور جداگانه نیاز نداشته باشد، چرا که در حال حاضر، چنین روشی وجود نداشت. دانشمندان این کار را به کمک یک نامساوی بل که اخیراً کشف شده بود، انجام دادند. آنها سپس، روش خود را در آزمایشگاه و با ابرهای کوچکی از اتم های فوق سرد آزمودند. اتم های این ابر فوق سرد با استفاده از نور لیزر تا یک میلیاردیم صفر مطلق، سرد شده بودند. اتم های درون این ابر، دائماً با یکدیگر برخورد می کنند که باعث می شود گشتاور مغناطیسی آنها به طور آهسته، درهم تنیده شود. وقتی این درهم تنیدگی به مقدار معینی رسید، همبستگی های بل، ظاهر می شوند. دانشمندان می گویند: ” آزمایشگر انتظار دارد که برخوردهای تصادفی باعث بی نظمی شوند. اما واقعیت این است که ویژگی های کوانتومی، درهم تنیده شده و آمارهای کلاسیکی را نقض می کنند.”

به طور دقیق تر، ابتدا هر اتم در برهم نهی دوحالت کوانتومی قرار می گیرد. سپس اتم ها از طریق برخوردها با یکدیگر، درهم تنیده می شوند. محققان تعداد اتم هایی که واقعاً در هر دو حالت هستند را می شمارند. این تقسیم بندی به طور تصادفی بین آزمایش ها، تغییر می کند. اگر این تغییرات، کمتر از یک حد آستانه ای باشند، نشان دهنده ی آن است که همبستگی های بل، ظاهر شده اند.

قلمروی جدیدی در علم

پژوهش حاضر، می تواند درهای تازه ای را برای تکنولوژی کوانتومی، مانند تولید اعدا تصادفی یا انتقال داده های امن کوانتومی باز کند. از طرفی، چشم اندازهای جدیدی در پژوهش های بنیادی نیز پدیدار می شوند. محققان این پژوهش می گویند: ” همبستگی های بل در سیستم های بس ذره ای، یک زمینه ی بسیار بکر و دست نخورده و با سوالات باز بسیار است.  واقعیت این است که ما با این آزمایش، به سرزمینی از ناشناخته های اسرارآمیز وارد شده ایم…”

برگرفته از: Science

دانلود مقاله ی اصلی به صورت PDF

زاده‌ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

ارسال نظر

*