Учени за първи път наблюдават атоми, съществуващи едновременно на две места

В пробив за съвременната физика международен екип учени съобщава, че е наблюдавал явление, което доскоро изглеждаше почти изцяло теоретично — атоми, които могат да съществуват едновременно на две отделни места. Откритието дава нова перспектива върху квантовата механика и поставя основа за бъдещи изследвания на връзката между микросвета и фундаменталните закони на Вселената.

Какво представлява квантовото вплитане

Феномен отвъд класическата интуиция

Наблюдаваното явление е свързано с т.нар. квантово вплитане — ключов принцип в квантовата физика, при който състоянието на една частица не може да бъде описано независимо от състоянието на друга, дори когато са на големи разстояния една от друга.

Това означава, че измерването на една частица може незабавно да повлияе на друга, независимо от дистанцията между тях — идея, която противоречи на класическата физика и ежедневния опит.

„Може да прочетете за това в учебник, но е наистина странно да си представим, че една частица може да бъде на две места едновременно“, обяснява физикът д-р Шон Ходжман от Австралийския национален университет.

Първи експеримент с движещи се масивни частици

От фотони към атоми

Досегашните експерименти с квантово вплитане са се фокусирали основно върху фотони или вътрешни състояния на атоми. Новото изследване обаче прави важна крачка напред, като за първи път демонстрира вплитане при масивни частици в движение.

Вместо светлинни частици, учените използват хелиеви атоми — значително по-големи и по-лесни за контролиране. Това позволява по-прецизни експерименти, включително използване на гравитационни ефекти, което е трудно постижимо при фотоните.

Потвърждение на теории отпреди век

Резултатите от експеримента потвърждават предсказания, направени още в началото на XX век, когато се поставят основите на квантовата механика.

„Този резултат потвърждава предсказанията отпреди повече от век, че материята може да бъде на две места едновременно“, подчертава Ходжман. По думите му експериментът доказва също, че материята може да интерферира сама със себе си, дори когато е пространствено разделена.

Значение за бъдещите изследвания

Връзката между квантовата механика и гравитацията

Новият подход открива възможности за изследване на един от най-големите нерешени проблеми във физиката — как квантовата механика се съчетава с гравитацията и Общата теория на относителността.

Това е въпрос с глобално значение за науката, който стои и пред европейски изследователски центрове, включително тези, в които участват български учени чрез международни проекти и програми.

По-доброто разбиране на тези процеси може да доведе до развитие на нови технологии — от квантови компютри до изключително прецизни измервателни уреди.

Заключение

Наблюдението на атоми, съществуващи едновременно на две места, бележи важен етап в развитието на квантовата физика. Освен че потвърждава дългогодишни теоретични прогнози, това откритие разширява границите на експерименталната наука и приближава учените до по-дълбоко разбиране на фундаменталната структура на Вселената.