Неутрони у експерименту са двоструким прорезом заиста појединачно иду на оба пута - STEPHEN LUNTZ

 

Важан принцип квантне механике је потврђен кроз варијацију мисаоног експеримента који је предложио Ајнштајн, што је омогућено технолошким напретком. Истраживачи пружају доказе за квантну суперпозицију користећи појединачне честице, а не статистичке технике.

Тим научника је извео експеримент са двоструким прорезом користећи неутроне, додајући опрему за мерење спина да би истражио пут којим сваки неутрон иде са строгошћу коју су претходне генерације физичара само замишљале. У часопису  Physical Review Research, аутори извештавају о резултату који је у складу са самом дељењем неутрона, при чему део пролази кроз сваки прорез.

Dr Stephan Sponar са Atomic Institute at TU Wien и коаутори користили су стандардни разделник снопа како би неутрони могли да путују дуж два могућа пута. Применили су магнетно поље само на једној путањи, а затим измерили ефекат на спин сваког неутрона.

„Резултати показују да појединачне честице доживљавају специфичан део магнетног поља примењеног на једној од путања, што указује да је део или чак вишеструки део честице био присутан на путањи пре него што је регистрована интерференција две стазе“, „Добијено присуство путање  није статистички просек, већ се односи на сваки појединачни неутрон.“

Шема експеримента; стандардни експеримент са два прореза, али са неутронима, а не протонима, и магнетним пољем на једној путањи да се промени спин неутрона. -Lemmel et al./Physical Review Research

Рад потврђује тврдњу коју су физичари износили скоро један век, али кроз метод који многи сматрају немогућим.

Увод у курсеве квантне физике обично укључује експеримент са два прореза, где се светлост обасјава на две уске празнине на слајду пре него што удари у екран иза. У свету који нам је познат, вода која пролази кроз ова два прореза ствара интерференцијски образац док два таласа међусобно делују. У међувремену, чврсти предмети, као што су лопте за бејзбол, пролазили би кроз један или други прорез и касније се не би мешали.

Светлост, или субатомске честице, комбинују то двоје. „У класичном експерименту са двоструким прорезом, ствара се интерферентни образац иза двоструког прореза“, рекао је Dr Stephan Sponar у изјави . „Честице се крећу као талас кроз оба отвора у исто време, а два парцијална таласа се тада мешају један у другог. На неким местима се међусобно појачавају, на другим местима се поништавају.“

Ово је демонстрација како, на нивоу веома малих, ствари могу бити и честице и таласи.

Физичари су демонстрирали овај ефекат деценијама, смањујући светлост која се емитује из извора на тако низак ниво да само један фотон доспева до тобогана у исто време. Када се то догоди, фотон интерферира сам са собом као да постоји више фотона, неки пролазе кроз један прорез, а неки кроз други, што доказује његову двоструку природу. Фотон који истовремено пролази кроз оба прореза је пример квантне суперпозиције, када се објекат налази на два места истовремено.

Међутим, баш када ученици одлучују да ове квантне ствари нису тако тешке за разумевање као што им је речено, они су погођени кривом лоптом. Измерите пролазак фотона и суперпозиција ће бити изгубљена (барем ако је мерење поуздано ). Чин посматрања мења исход. Да би се ово избегло и открила суперпозиција у акцији, било је неопходно користити статистичку анализу где на екрану више фотона пада.

Овде је тим заменио фотон неутроном. Ипак, они тврде да су измерили неутрон без да мерење уништи суперпозицију. Напредна опрема аутора била је у стању да одреди колико је спин сваког неутрона измењен магнетним пољем без изобличења резултата.

„Када меримо једну честицу, наш експеримент показује да је она морала да иде на два пута у исто време и недвосмислено квантификује одговарајуће пропорције“, рекао је Dr Stephan Sponar . Експеримент би, ако би био потврђен, окончао покушаје да се објасне резултати претходних експеримената са двоструким прорезом без прибегавања суперпозицији.