Vědci změřili kvantovou superpozici: třetina neutronu prošla „první štěrbinou“

Fyzici použili neutronové zařízení v Institutu Laue-Langevin v Grenoblu. V tomhle

Zařízení nasměruje neutrony na krystal, který rozdělí neutronovou kvantovou vlnu na dvě dílčí vlny. Tyto nové neutronové vlny putují po dvou různých drahách a znovu se rekombinují. 

Kromě měření samotné částice poznovusjednocení, instalace umožňuje měřit rotaci neutronu. Vědci poznamenávají, že pokud se neutron pohybuje pouze po jedné ze dvou drah, lze následně z rotace určit, kterou dráhou se pohyboval. Vědci měří hodnotu spinu před oddělením a po sloučení dílčích vln.

Fyzici určují pomocí pokusů a omylůúhel potřebný k otočení rotace superponovaného stavu zpět do původního směru. Síla této rotace, jak vědci poznamenávají, ukazuje, jak silně byl neutron přítomen podél každé cesty. Pokud by sledovala pouze dráhu rotace, k otočení zpět by byl zapotřebí plný úhel rotace. Kdyby to šlo jen jinou cestou, nebylo by obrácení vůbec potřeba.

Vědci poznamenávají, že za účelem stanovení optimálnírotační úhel vyžaduje mnoho neutronů, ale jakmile je stanoven, distribuce z něj určená se aplikuje na každý jednotlivý detekovaný neutron. Například v experimentu prováděném pomocí speciálního asymetrického rozdělovače paprsků se ukázalo, že neutrony jsou z jedné třetiny na jedné cestě a ze dvou třetin na druhé.

Výsledky našich měření potvrzujíklasická kvantová teorie. Novinkou je, že není třeba sahat k neuspokojivým statistickým argumentům: při měření jedné částice náš experiment ukazuje, že musí jít dvěma cestami zároveň, a jednoznačně určuje odpovídající proporce.

Stefan Sponar, spoluautor studie z Vídeňské univerzity

Dvouštěrbinový experiment je nejznámější v kvantufyzika: jednotlivé částice jsou vystřelovány do stěny se dvěma otvory, za kterými detektor měří, kam částice dopadají. Tradiční přístup k provádění experimentů, jak vědci poznamenávají, je založen na mnoha opakováních a statistickém vyhodnocení všech výsledků.

„V klasickém experimentu s dvojitou štěrbinouvytvoří se interferenční obrazec. Částice se pohybují jako vlna oběma otvory současně a tyto dvě vlny se pak vzájemně ruší. Někde se navzájem posilují, jinde neutralizují,“ vysvětluje Sponar. 

Pravděpodobnost měření částice za dvojitou štěrbinouvelmi specifické umístění závisí na tomto interferenčním vzoru: tam, kde je kvantová vlna zesílena, je pravděpodobnost měření částice vysoká. Tam, kde se kvantová vlna vyruší, je pravděpodobnost malá. Toto rozložení vln nelze vidět při pohledu na jedinou částici. Teprve když se experiment mnohokrát opakuje, vlnový vzor se stává stále lépe rozpoznatelným bod po bodu a částici po částici.

Přečtěte si více

Podívejte se na „tichý“ dron s novou generací iontového pohonu

Starověcí trilobití samci připoutali samice během páření

Rusko a Spojené státy mají letadla Doomsday: jak a kam poletí v případě konce světa