Fizicieni din întreaga lume au reușit să „încurce” doi atomi în mișcare, demonstrând un fenomen descris de Albert Einstein drept „acțiune fantomatică la distanță”. Această descoperire marchează o premieră, observarea inseparabilității cuantice fiind demonstrată pentru prima dată în modul în care atomii se mișcă fizic. Rezultatele, publicate într-o revistă de specialitate, deschid noi perspective în domeniul fizicii cuantice.
Experimentul revoluționar
În cadrul studiului, cercetătorii au demonstrat că perechi de atomi de heliu ultrareci pot fi corelate cuantic prin impulsul lor. Impulsul, o mărime fundamentală, descrie viteza și direcția de mișcare a unei particule, luând în considerare și masa acesteia. Inseparabilitatea cuantică, una dintre cele mai bizare trăsături ale mecanicii cuantice, presupune că măsurarea unei particule influențează instantaneu starea celeilalte. Acest fenomen a fost observat anterior pentru fotoni și pentru stările interne de spin ale atomilor, dar niciodată pentru mișcarea unor particule cu masă.
Experimentul a implicat utilizarea heliului, datorită capacității acestuia de a fi menținut într-o stare excitată stabilă pentru o perioadă considerabilă. Această caracteristică a permis detectarea individuală a atomilor și reconstruirea impulsului tridimensional al întregului sistem cu o precizie ridicată. Echipa a început cu un nor de heliu răcit aproape de zero absolut. La aceste temperaturi extrem de scăzute, atomii încetinesc până aproape de imobilitate, iar identitatea lor cuantică se „topește” într-un singur obiect colectiv.
Metoda și rezultatele
Folosind impulsuri laser calibrate, cercetătorii au împărțit condensatul în trei grupuri, unul propulsat în sus, unul în jos și unul static. În urma ciocnirilor, atomii s-au dispersat în direcții opuse, formând perechi corelate. Această corelare a fost demonstrată utilizând un interferometru Rarity-Tapster, o metodă aplicată anterior doar fotonilor. Sean Hodgman de la Australian National University a declarat că „atomii se îndepărtează, apoi îi reflectăm și îi facem să interfereze între ei. Interferența apare doar dacă atomul se află într-o suprapunere reală de stări”.
Corelațiile observate în cadrul experimentului nu pot fi explicate prin nicio teorie clasică. Rezultatele finale au fost obținute după aproape o lună de colectare continuă de date și o perioadă lungă de pregătire experimentală. Hodgman a subliniat că descoperirea confirmă predicțiile fizicii cuantice, chiar dacă aceste fenomene rămân greu de înțeles intuitiv. Echipa lucrează deja la o versiune avansată a experimentului.
Implicații și viitoare cercetări
Descoperirea deschide noi perspective în diverse domenii, inclusiv în dezvoltarea senzorilor cuantici extrem de preciși. Acești senzori ar putea fi utilizați pentru detectarea undelor gravitaționale sau pentru cartografierea interiorului Pământului. Hodgman a menționat că, din perspectiva gravitației cuantice, nu este clar cum s-ar putea descrie matematic un asemenea sistem. „Astfel de stări reprezintă o provocare reală pentru viitoarele teorii ale gravitației cuantice”, a adăugat el. Studiul, publicat în revista Nature Communications, reprezintă un pas important în înțelegerea fenomenelor cuantice.
