Physiker entwickeln eine Möglichkeit, Quantenverhalten in so großen Objekten wie unserem zu erkennen: ScienceAlert

Die Quantenwissenschaft befasst sich normalerweise mit sehr kleinen Maßstäben, bei denen die Mathematik der Wahrscheinlichkeit ein nützlicheres Werkzeug ist als „klassische“ Beschreibungen von Materie. Nun hat eine neue Forschung eine Möglichkeit gefunden, die Menge viel größerer Massen zu messen.

Wissenschaftler wollten schon lange die Quantennatur größerer Objekte testen: Der allgemeine Konsens besteht darin, dass die Quantenphysik gilt In jedem MaßstabMit zunehmender Masse und Komplexität von Objekten wird es jedoch schwieriger, ihre Menge zu beobachten.

Nun hat ein Team des University College London (UCL), der University of Southampton im Vereinigten Königreich und des Bose Institute in Indien einen Ansatz zur Quantenmessung entwickelt, der theoretisch auf etwas angewendet werden kann, unabhängig von seiner Masse oder Energie. .

„Unser vorgeschlagenes Experiment könnte testen, ob ein Objekt klassisch oder quantenmechanisch ist, indem wir sehen, ob der Beobachtungsvorgang zu einer Änderung seiner Bewegung führen kann.“ sagen Physiker Debarshi Das von der University of California.

Die Quantenphysik beschreibt ein Universum, in dem Dinge nicht durch eine einzelne Messung, sondern als eine Reihe von Möglichkeiten definiert werden. Ein Elektron kann sich beispielsweise auf und ab drehen oder hat eine größere Chance, sich in bestimmten Regionen aufzuhalten als in anderen.

Theoretisch beschränkt sich dies nicht auf die kleinen Dinge. Tatsächlich könnte man sagen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Ihr Körper auf diesem Stuhl sitzt, sehr hoch und die Wahrscheinlichkeit, auf dem Mond zu sein, sehr (sehr!) gering ist.

Es gibt nur eine grundlegende Tatsache, an die Sie sich erinnern sollten: Wenn Sie es berührt haben, haben Sie es gekauft. Die Beobachtung des Quantenzustands eines Objekts, sei es ein Elektron oder eine auf einem Stuhl sitzende Person, erfordert Interaktionen mit einem Messsystem, die es zu einer einzigen Messung zwingen.

Es gibt Möglichkeiten, Dinge mit heruntergelassener Hose aufzuheben, aber dazu muss der Körper an Ort und Stelle gehalten werden Staatsland – Extrem kalt, sehr still, völlig isoliert von seiner Umgebung.

Dies ist für einzelne Moleküle schwierig und wird mit zunehmender Größenskala schwieriger. Der neue Vorschlag verwendet einen völlig neuen Ansatz und verwendet eine Reihe von Behauptungen, die als bekannt sind Leggett-Garg-Ungleichungen und Nicht-Vorzeichen-in-Zeitbedingungen.

Tatsächlich beschreiben diese beiden Konzepte ein vertrautes Universum, in dem eine Person dort auf einem Stuhl sitzt, auch wenn der Raum dunkel ist und man sie nicht sehen kann. Wenn man plötzlich das Licht einschaltet, erkennt man nicht, dass sie sich tatsächlich unter dem Bett befinden.

Wenn ein Experiment Beweise findet, die diesen Behauptungen irgendwie widersprechen, können wir möglicherweise einen umfassenderen Blick auf das Quantenmysterium werfen.

Das Team vermutet, dass Objekte beobachtet werden könnten, die auf einem Pendel schwingen, wie eine Kugel am Ende einer Schnur.

Das Licht auf den beiden Hälften des Versuchsaufbaus würde dann zu unterschiedlichen Zeiten geblitzt werden – was als Beobachtung gewertet wird – und die Ergebnisse des zweiten Blitzes würden anzeigen, ob Quantenverhalten auftritt, da der erste Blitz alles beeinflussen würde, was sich bewegt.

Wir reden immer noch von einem komplexen Aufbau, der einige hochentwickelte Ausrüstung und ähnliche Bedingungen wie am Boden erfordern würde, aber durch die Verwendung von Bewegung und zwei Messungen (Blips) werden einige der Massenbeschränkungen aufgehoben.

„Das Publikum eines Fußballspiels kann den Ausgang des Spiels nicht einfach dadurch beeinflussen, dass es angestrengt zuschaut.“ sagen Er hat getrampelt. „Aber in der Quantenmechanik verändert der Prozess der Beobachtung oder Messung selbst das System.“

Der nächste Schritt besteht darin, diesen vorgeschlagenen Aufbau in einem tatsächlichen Experiment auszuprobieren. Spiegel rein Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) in den Vereinigten Staaten wurden bereits als geeignete Kandidaten für ein Screening vorgeschlagen.

Diese Spiegel wirken wie ein einzelnes Objekt mit einem Gewicht von 10 Kilogramm (22 Pfund) und liegen damit einen Schritt über der typischen Größe von Objekten, die auf Quanteneffekte untersucht werden und etwa einem Trillionstel Gramm entsprechen.

„Unser Plan hat weitreichende konzeptionelle Implikationen.“ sagen Physiker Sugato Bose von der University of California. „Es könnte das Feld der Quantenmechanik erweitern und untersuchen, ob diese grundlegende Naturtheorie nur auf bestimmten Ebenen gültig ist oder ob sie auch für größere Massen gilt.“

Die Forschung wurde veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchung.