Forskere har målt en kvantesuperposition: en tredjedel af neutronen passerede gennem den "første spalte"

Fysikerne brugte et neutronanlæg på Institut Laue-Langevin i Grenoble. Heri

Enheden leder neutroner til en krystal, som opdeler neutronkvantebølgen i to delbølger. Disse nye neutronbølger bevæger sig ad to forskellige veje og rekombinerer igen. 

Udover at måle selve partiklen eftergenforening gør installationen det muligt at måle en neutrons spin. Forskerne bemærker, at hvis en neutron kun bevæger sig langs en af ​​to veje, så kan det efterfølgende bestemmes ud fra dens spin, hvilken vej den tog. Forskere måler spinværdien før adskillelsen og efter sammenlægningen af ​​delbølgerne.

Ved hjælp af forsøg og fejl bestemmer fysikereden vinkel, der kræves for at rotere spin af den overlejrede tilstand tilbage til dens oprindelige retning. Styrken af ​​denne rotation, bemærker forskerne, viser, hvor stærkt neutronen var til stede langs hver vej. Hvis den kun fulgte stien, som spindet drejede, ville det være nødvendigt med en fuld rotationsvinkel for at vende den tilbage. Hvis den kun havde taget en anden vej, havde der slet ikke været behov for den omvendte rotation.

Forskere bemærker, at for at bestemme den optimalerotationsvinklen kræver mange neutroner, men når den først er etableret, anvendes fordelingen bestemt ud fra den på hver enkelt detekteret neutron. For eksempel, i et eksperiment udført med en speciel asymmetrisk stråledeler, blev neutroner vist at være en tredjedel i den ene vej og to tredjedele i den anden.

Resultaterne af vores målinger bekræfterklassisk kvanteteori. Det nye er, at der ikke er behov for at ty til utilfredsstillende statistiske argumenter: Når man måler én partikel, viser vores eksperiment, at det skal gå to veje på samme tid, og bestemmer utvetydigt de tilsvarende proportioner.

Stefan Sponar, medforfatter til undersøgelsen fra universitetet i Wien

Dobbeltspalte-eksperimentet er det mest berømte i kvantefysik: individuelle partikler skydes ind i en væg med to huller, bagved hvilke en detektor måler, hvor partiklerne falder. Den traditionelle tilgang til at udføre eksperimenter, som forskerne bemærker, er baseret på mange gentagelser og statistisk evaluering af alle resultater.

"I det klassiske dobbeltspalteeksperimentder skabes et interferensmønster. Partiklerne bevæger sig som en bølge gennem begge huller samtidigt, og de to bølger interfererer så med hinanden. Nogle steder forstærker de hinanden, andre steder neutraliserer de hinanden,” forklarer Sponar. 

Sandsynligheden for at måle en partikel bag en dobbelt spalte inden meget specifik placering afhænger af dette interferensmønster: hvor kvantebølgen forstærkes, er sandsynligheden for at måle partiklen høj. Hvor kvantebølgen udgår, er sandsynligheden lille. Denne fordeling af bølger kan ikke ses ved at se på en enkelt partikel. Først når forsøget gentages mange gange, bliver bølgemønsteret mere og mere genkendeligt punkt for punkt og partikel for partikel.

Læs mere

Se på den "støjsvage" drone med en ny generation af ionfremdrift

Gamle trilobithanner spændte hunnerne på under parringen

Rusland og USA har dommedagsfly: hvordan og hvor de vil flyve i tilfælde af verdens ende