Naukowcy zmierzyli superpozycję kwantową: jedna trzecia neutronu przeszła przez „pierwszą szczelinę”

Fizycy wykorzystali laboratorium neutronowe w Instytucie Laue-Langevin w Grenoble. W tym

Urządzenie kieruje neutrony do kryształu, który dzieli falę kwantową neutronów na dwie fale cząstkowe. Te nowe fale neutronowe podróżują dwiema różnymi ścieżkami i ponownie się łączą. 

Помимо измерения самой частицы после воссоединения, установка позволяет измерить спин нейтрона. Исследователи отмечают, что если нейтрон движется только по одному из двух путей, то впоследствии по спину можно определить, по какому пути он пошел. Ученые измеряют значение спина до разделения и после слияния частичных волн. 

При помощи метода проб и ошибок физики определяют угол, необходимый для поворота спина наложенного состояния обратно в исходное направление. Сила этого вращения, как отмечают ученые, показывает, насколько сильно нейтрон присутствовал на каждом пути. Если бы он пошел только по тому пути, по которому вращался спин, полный угол поворота был бы необходим, чтобы повернуть его обратно. Если бы он пошел только по другому пути, то вообще не было бы необходимости в обратном вращении. 

Naukowcy zauważają, że w celu określenia optymalnegoKąt rotacji wymaga wielu neutronów, ale po jego ustaleniu rozkład określony z niego jest stosowany do każdego wykrytego neutronu. Na przykład w eksperymencie przeprowadzonym przy użyciu specjalnego asymetrycznego rozdzielacza wiązki wykazano, że jedna trzecia neutronów w jednej ścieżce i dwie trzecie w drugiej.

Potwierdzają się wyniki naszych pomiarówklasyczna teoria kwantów. Nowością jest to, że nie ma potrzeby uciekania się do niezadowalających argumentów statystycznych: mierząc jedną cząstkę, nasz eksperyment pokazuje, że musi ona przebiegać jednocześnie w dwie strony i jednoznacznie określa odpowiadające jej proporcje.

Stefan Sponar, współautor opracowania z Uniwersytetu Wiedeńskiego

Двухщелевой опыт — самый известный в квантовой физике: отдельные частицы выстреливаются в стену с двумя отверстиями, за которыми детектор измеряет, куда попадают частицы. Традиционный подход к проведению опыта, как отмечают исследователи, основан на множестве повторений и статистической оценке всех результатов. 

«В классическом эксперименте за двойной щелью создается интерференционная картина. Частицы движутся как волна через оба отверстия одновременно, и две волны затем интерферируют друг с другом. В некоторых местах они усиливают друг друга, в других местах они нейтрализуют друг друга», — объясняет Спонар. 

Prawdopodobieństwo zmierzenia cząstki za podwójną szczeliną wbardzo specyficzna lokalizacja zależy od tego wzoru interferencji: tam, gdzie fala kwantowa jest wzmacniana, prawdopodobieństwo zmierzenia cząstki jest wysokie. Tam, gdzie fala kwantowa znosi się, prawdopodobieństwo jest niewielkie. Tego rozkładu fal nie można zobaczyć, patrząc na pojedynczą cząsteczkę. Dopiero gdy eksperyment jest powtarzany wiele razy, wzór fali staje się coraz bardziej rozpoznawalny punkt po punkcie i cząstka po cząstce.

Czytaj więcej

Spójrz na „cichego” drona z napędem jonowym nowej generacji

Starożytne samce trylobitów przypinały samice podczas godów

Rosja i Stany Zjednoczone mają samoloty Doomsday: jak i gdzie będą latać na wypadek końca świata