درهم‌تنیدگی کوانتوم در فاصله‌ی میلیاردها سال نوری از زمین نیز مشاهده شد

کرونوس – به آزمایش گذاشتن مکانیک کوانتوم به آزمون‌های پیچیده و ذکاوت بالایی نیاز دارد. یکی از مسائل غامض در کوانتوم که از ابتدای شکل‌گیری آن وجود داشته، درهم‌تنیدگی کوانتومی است. دانشمندان اکنون ادعا می‌کنند این پدیده حتی در فاصله‌ی ۱۲ میلیارد سال نوری از ما وجود دارد.

درهم‌تنیدگی نوعی کنش و واکنش خاص است. در این وضعیت، چند ذره که حالت کوانتومی خاصی دارند، به شکلی با هم ارتباط پیدا می‌کنند که اندازه‌گیری ویژگی‌های یکی بلافاصله موجب تغییر ویژگی‌های دیگری می‌شود و این اتفاق حتی اگر ذرات در دو گوشه‌ی متفاوت از جهان باشند، بلافاصله (با سرعتی سریع‌تر از سرعت نور) اتفاق می‌افتد. کشف این موضوع به دل اینشتین خوش نمی‌آمد؛ طوری که آن را «تأثیر مرموز از راه دور» می‌خواند. او معتقد بود یک ویژگی کلاسیک موجب شکل‌گیری این درهم‌تنیدگی می‌شود.

اما درهم‌تنیدگی بارها و بارها به اثبات رسیده است. پژوهشگران تلاش کرده‌اند با استفاده از فیزیک کلاسیک توضیحی برای این پدیده بیابند، اما تاکنون در این راه شکست خورده‌اند. این رویکردها با نام «گریزراه»های قضیه‌ی بل شناخته می‌شوند؛ اصلی که بر اساس آن هیچ قضیه‌ای در فیزیک کلاسیک قادر نیست همه‌ی تأثیرات مکانیک کوانتوم را بازتولید کند.

محققین دانشگاه MIT تصمیم گرفتند به جای جستجو به دنبال این گریزراه‌ها در زمین، آن‌ها را در فضا جستجو کنند. آنان در اواخر سال گذشته توانستند فوتون‌های درهم‌تنیده‌ی ستاره‌ای با فاصله‌ی ۶۰۰ سال نوری از ما را تحت بررسی قرار دهند. به دلایلی، برای این که بتوان درهم‌تنیدگی را توضیح داد بایستی یک تأثیر کلاسیک را که ۶۰۰ سال پیش آغاز شده و به نحوی موجب ایجاد تأثیراتی شده باشد که توسط مکانیک کوانتوم پیشبینی شده، مورد بررسی قرار داد.

اما محققین پا را فراتر از این گذاشتند. بر اساس گزارش Physical Review Letters، آنان دو اختروش (quasar، کهکشان‌های پرنوری که از روزهای نخستین جهان فعال هستند) را که فاصله‌شان از ما به ترتیب ۷/۸ میلیارد و ۱۲/۲ میلیارد سال نوری است مورد مطالعه قرار دادند. آنان بیش از ۳۰۰۰۰ جفت فوتون درهم‌تنیده را بسیار دقیق‌تر از آن‌چه برای نشان دادن درستی قضیه‌ی بل لازم است مورد اندازه‌گیری قرار دادند.

الن گات، یکی از نویسنده‌های این مقاله از دانشگاه MIT در بیانیه‌ای می‌گوید: «اگر یک پدیده‌ی کلاسیک به هر شکلی موجب شبیه‌سازی مکانیک کوانتوم شده باشد می‌بایست عمل‌گرهایش را دست‌کم ۷/۸ میلیارد سال پیش آغاز کرده باشد و دقیقاً در جریان بوده باشد که آزمایشاتی که ما انجام دادیم چه زمانی، کجا و چگونه شکل خواهد گرفت. چنین چیزی بسیار نامعقول است؛ لذا ما شواهد محکمی داریم مبنی بر این که توضیحات ارائه شده توسط مکانیک کوانتوم صحیح است.»

بر اساس این مطالعه، احتمال این که درهم‌تنیدگی کوانتوم درواقع چیز دیگری غیر از آن‌چه ما مشاهده می‌کنیم باشد چیزی نزدیک به صفر است. اما دانشمندان می‌خواهند این احتمال را پایین‌تر بیاورند. آنان قرار است با استفاده از پسزمینه‌ی ریزموج کیهانی یا CMB (پژواک نوری انفجار بزرگ) به ۱۳/۷ میلیارد سال پیش برگردند.

دیوید کایسر از MIT می‌گوید: «فکر کردن به آزمایش‌هایی که در آینده قرار است انجام دهیم بسیار هیجان‌انگیز است، اما ما خوشحالیم که حالا توانسته‌ایم تکلیف این گریزراه خاص را مشخص کنیم. مطالعاتی که روی اختروش‌ها انجام داده‌ایم موجب تنگ شدن هرچه‌بیشتر عرصه بر جایگزین‌های گوناگون مکانیک کوانتوم شده است. با این که مکانیک کوانتوم بسیار اسرارآمیز است ولی تاکنون از همه‌ی آزمون‌ها سربلند بیرون آمده.»

درباره هیأت تحریریه

هیأت تحریریه
این مقاله توسط هیأت تحریریه نوشته ویا ویرایش شده است. عضویت در هیأت تحریریه با توجه به «شرایط همکاری با کرونوس» برای عموم آزاد است.

آیا می‌دانستید؟

مولکولی که می‌تواند انرژی را به مدت ۱۸ سال ذخیره کند

کرونوس – پژوهشگران به تازگی گام تازه‌ای در جهت ساخت مولکولی که بتواند انرژی را …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *