Можливо, є зерна надії на найвідомішого приреченого кота фізики, кота Шредінгера.
У химерному думковому експерименті, що символізує дивний стан субатомних частинок у квантовій фізиці, кішка, прикута до коробки, є і мертвою, і живою, поки ящик не відкриється, і в цей момент кішка або падає мертвою, або щасливо відступає.
Колись думалося, що цей момент істини миттєвий і зовсім непередбачуваний. Але в дослідженні, опублікованому 3 червня у журналі Nature, фізики з Єлу вдалося спостерігати за котом Шредінгера в дії, передбачати котячу долю і навіть врятувати кота від несвоєчасної смерті.
Завдяки цій новій знахідці фізикам вдалося «зупинити процес і повернути кішку до її живого стану», - розповіла Live Science Мішель Деворет, фізик з Гарварду та один із співавторів дослідження.
У фізиці кішка Шредінгера - це мислительний експеримент, в якому кішка потрапляє в пастку з коробкою з частинкою, яка має 50-50 шансів загнивання. Якщо частка занепадає, кішка гине; в іншому випадку кішка живе. Поки ви не відкриєте скриньку, ви не маєте поняття, що сталося з кішкою, тому він існує в суперпозиції як мертвих, так і живих станів, так само, як електрони та інші субатомні частинки одночасно існують у кількох станах (таких як множинна енергія рівнях), поки їх не спостерігають. Коли частинка спостерігається і випадково обирає займати лише один енергетичний рівень, це називається квантовим стрибком. Спочатку фізики думали, що квантові стрибки миттєві та дискретні: Пуф! І раптом частинка перебуває в тому чи іншому стані.
Але в 90-х роках все більше фізиків почали підозрювати, що частинки йдуть лінійним шляхом, коли вони здійснюють свій стрибок, перш ніж вступити в остаточний стан. У той час у фізиків не було технології для спостереження за цими траєкторіями, - сказав Тодд Брун, фізик з університету Південної Каліфорнії, який не брав участі в дослідженнях. Ось де заходять Деворет та його співавтори.
Єльські фізики блищали яскравим світлом на атомі і спостерігали, як світло розсіюється під час квантового стрибка. Вони виявили, що квантові стрибки були безперервними, а не дискретними, і що стрибки до різних дискретних енергетичних рівнів утримуються на конкретних "польотних" трасах.
Як тільки фізики дізналися, в якому конкретному стані наближається атом, вони змогли перевернути цей політ, застосувавши силу в правильному напрямку з правильною силою, - сказав головний автор і фізики Єльського університету Златко Мінев. Правильна ідентифікація типу стрибка мала вирішальне значення для успішного обертання рейсу, додав він. "Це дуже невдало", - сказав Мінев на Live Science.
Деякі фізики, як Брун, не здивовані висновком: "Це не відрізняється від того, що хто-небудь передбачив", - сказав Брун в ефірі Live Science. "Цікава річ, що вони провели експериментально".
Нова знахідка є особливо важливою для таких дослідницьких установ, як Лазерний інтерферометр Гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO), де фізики спостерігають гравітаційні хвилі, сказав Деворет. На цих дослідницьких об'єктах непередбачуваність частинок, яку ще називають квантовим шумом, є зусиллям вчених зробити точні вимірювання.
"Як люблять говорити фізики, з квантовим шумом навіть Бог не може знати, що ви вимірюєте", - сказав Деворет. Використовуючи дослідження, фізики можуть «приглушити» квантовий шум і зробити більш точні вимірювання.
Частинки та доля кота Шредінгера завжди будуть дещо непередбачуваними в довгостроковій перспективі, сказав Деворет. Основний висновок він та його співавторів полягає в тому, що їхні долі можна спостерігати та передбачати, як вони відбудуться.
"Це трохи схоже на виверження вулканів, - пояснив Деворет, - вони є непередбачуваними в довгостроковій перспективі. Але за короткий термін ви можете побачити, коли ось-ось вибухне".
