شرح خبر


سال‌ها است که پرسشی ساده، بر پیکر مکانیک زیبای کوانتومی خدشه وارد می‌کند؛ چرا در شرایط عادی، اجسام را در برهم‌نهی‌های کوانتومی نمی‌بینیم؟ این روزها گمانه‌زنی‌ها به این سو است که شاید گرانش رازی را پنهان کرده باشد. گروهی از فیزیک‌پیشه‌گان، در اتریش، به صورت نظری نشان داده‌اند که انبساط زمانی، یکی از مفاهیمی که در نظریه‌ی اینشتین معرفی می‌شود، می‌تواند حالت‌های کوانتومی را به صورت کلاسیک در‌آورد. این پژوهش‌‌گران بر این باور هستند که حتی میدان گرانش ضعیف زمین هم می‌تواند برای تولید اثری که مورد نظر آن‌ها است، به اندازه‌ی کافی قوی باشد و در چند سال آینده، در آزمایشگاه‌ها اندازه‌گیری شود.

این گونه به نظر می‌رسد که باید یک مرز میان دنیاهای کوانتومی و کلاسیک وجود داشته‌باشد. فیزیک‌پیشه‌گان افزایش اندازه و میزان پیچیده‌گی سامانه‌ها را علت این گذار می‌دانند -تابع‌ موج «فروریخته» و سامانه دیگر«ناهمدوس» خواهد بود.

آیا گسترش زمانی در نابودی برهم‌نهی کوانتومی دست دارد؟

تابع موج پیچیده

دیدگاه‌هایی وجود دارند که در تلاش برای بالا نگاه داشتن پرچم مکانیک کوانتومی در تمام اندازه و مرتبه‌ها، مسئله را به روش‌های گوناگون توضیح می‌دهند. در یکی از این دیدگاه‌ها، برهم‌کنش بخش‌های مختلف تابع موج با محیط، آن‌ها را از دور خارج می‌کند و دیگر نمی‌توانند با هم تداخل کنند؛ از آن جایی که اجسام بزرگ دارای ذره‌های تشکیل‌دهنده‌ی بیش‌تری هستند، تابع موج پیچیده‌تری داشته و این نوع برهم‌کنش در آن‌ها بیش‌تر، و سرعت فرورختن تابع موج در آن‌ها بالاتر است.

در دیدگاهی دیگر، ذره‌ها موج الکترومغناطیسی گسیل و جذب می‌کنند و یا مورد حمله‌ی ملکول‌های هوا قرار می‌گیرند. در کاری تازه از کاسلاو بروکنر و هم‌کاران، از دانشگاه وینا، اثر گسترش زمانی -که تحت تاثیر جرم می‌باشد- مورد بررسی قرار گرفته است. به سبب این پدیده‌ی نسبیتی، ساعتی که در فضای بیرونی زمین است، تندتر از ساعتی که روی سطح آن قرار دارد، می‌باشد.

حالت‌های گسترشی

بروکنر و همکارانش جسمی بزرگ‌اندازه -ساخته شده از ذره‌های ریزی که در فرکانس‌های گوناگون نوسان می‌کنند- را که در برهم‌نهی دو حالت کوانتومی است، در همسایگی جسمی بسیار سنگین در نظر گرفته‌اند. دو حالت کوانتومی گفته شده، در فواصلی، اندکی متفاوت، تا سطح جسم سنگین هستند. اما به سبب انبساط زمان، حالت نزدیک‌تر به جسم سنگین، در فرکانس پایین‌تری نوسان خواهد کرد؛ اکنون پرسش این است که انبساط زمانی باید چه اندازه باشد تا این دو حالت یکدیگر را حذف کرده و دیگر تداخل دیده نشود.

گروه بروکنر، با این پیش‌فرض، دریافتند که حتی گرانش زمین نیز به اندازه‌ی کافی قوی است تا در بازه‌های زمانی قابل اندازگیری، در اجسام بسیار کوچک نیز ناهمدوسی ایجاد کند. به عنوان نمونه، جسمی یک گرمی با دو حالت کوانتومی در فاصله‌ی عمودی یک میلی‌متری از یک‌دیگر، در یک میلی‌ثانیه دچار ناهمدوسی می‌شود.

جدای از تاثیر نهفته‌ای که این یافته‌ها می‌توانند بر محاسبات کوانتومی و حذف ناهمدوسی‌های ناخواسته داشته باشند، ضربه‌ای بزرگ به فرض عمومی فیزیک‌پیشه‌گان، مبنی بر این که تنها ستاره‌های نوترونی و اجسام اخترفیزیکی ابرسنگین دیگر می‌توانند بر پدیده‌های کوانتومی تاثیر داشته باشند، وارد می‌شود. بنا بر گفته‌ی بروکنر «زیبایی‌ کار به این است که برای توضیح این مساله به هردوی مکانیک کوانتومی و نسبیتی نیاز است».

ساعت‌های کوانتومی

یک راه عملی برای بررسی این پدیده، فرستادن دو «ساعت» -مانند دو باریکه‌ از تابش‌های اتم سزیم- از دو بازوی تداخل‌سنج است. این تداخل‌سنج باید یک بار افقی و یک بار عمودی قرار گیرد تا دو بازو در پتانسیل‌ گرانشی متفاوتی باشند. باید نتیجه‌ی دو حالت با هم مقایسه شوند. دیگر آن که موجی که آهسته تر می‌زند، باید در بازوی پایینی باشد. سپس مکان دو بازو به شکلی تغییر می‌کند تا تداخل حذف شود.

بروکنر می‌گوید: «پیش از این نیز، گسترش زمانی ناشی از گرانش زمین بررسی شده است ... اما همیشه دو ساعت در دو مکان متفاوت قرار گرفته‌اند؛ تفاوت کار ما در این است که دو ساعت در برهم‌نهی خواهند بود». او هم‌چنین می‌افزاید: البته این کار بسیار دشوار است و به سبب کوچک بودن اندازه‌ی این اثر نسبت به دیگر عوامل ایجاد ناهم‌دوسی، باید تداخل‌سنج تا نزدیک صفر کلوین سرد شده و در خلا قرار گیرد.

مارکوس آرندت معتقد است در عمل بسیار دشوار است و به فن‌آوری نیازمند است؛ اما به هر صورت ایجاد هر نوع ارتباط میان مکانیک کوانتومی و نسبیتی، بسیار ستایش‌برانگیز است. از سوی دیگر گسترش فن‌آوری‌‌های لازم در این مسیر می‌تواند در بررسی‌ نسبیت و ژئودزی نیز به کار بسته‌شود.

منبع:

does-time-dilation-destroy-quantum-superposition

مرجع:

Nature Physics



نویسنده خبر: سعیده هوشمندی
کد خبر :‌ 1791

آمار بازدید: ۴۹۰
همرسانی این خبر را با دوستان‌تان به اشتراک بگذارید:
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»‌


صفحه انجمن فیزیک ایران را دنبال کنید




حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)
  • پژوهشگاه دانش‌های بنیادی
  • دانشگاه صنعتی شریف
  • دانشکده فیزیک دانشگاه تهران

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Server: Iran (45.82.138.40)

www.irandg.com