تصویربرداری از حالت گربه شرودینگر برای نخستین بار

بیگ بنگ: فیزیکدانان برای نخستین بار موفق شدند زمانی که اتم‌ها در حال ورود به حالت گربه شرودینگر هستند، با جزئیاتی دقیق از آنها فیلمبرداری کنند و نشان دهند حضور همزمان در دو حالت کاملا متفاوت در مقیاس اتمی چگونه‌ است.

oaszbsgaupeh4ois02qqبراساس گزارش بیگ بنگ به نقل از همشهری، محققان با استفاده از تکنیکی جدید توانستند جزئیات این رویداد را با دقتی برابر ۰٫۳ انگستروم، یا کمتر از پهنای یک اتم، در زمانی به کوتاهی ۳۰ میلیونیوم از یک میلیاردم ثانیه ثبت کنند. این تصاویر زمینه ایجاد اولین فیلم استاپ‌ موشن از حالت گربه‌ای اتم‌ها را فراهم کرد. گربه شرودینگر آزمایشی فیزیکی است که در سال ۱۹۳۵ توسط فیزیکدانی اتریشی به نام اروین شرودینگر مطرح شد که بر اساس آن گربه‌ای به صورت فرضی درون یک جعبه حاوی مواد منفجره قرار داده می‌شود که احتمال انفجار یا منفجر نشدن آنها پس از بسته شدن در جعبه ۵۰-۵۰ است. از آنجایی که این جعبه نیز به صورت فرضی ضد‌انفجار است، تا زمانی که در جعبه باز نشود کسی متوجه نمی‌شود که آیا انفجاری رخ داده و گربه کشته شده‌است یا خیر. این به آن معنی است که گربه به صورت همزمان دارای دو حالت مرده و زنده‌ است.

آنچه این سناریوی گیج‌کننده فرضی را پیچیده‌تر می‌کند این است که تا زمانی که در این جعبه فرضی بسته باشد، گربه در حالتی به نام برهم‌نهی قرار دارد، یعنی هم مرده‌است و هم زنده زیرا گربه باید در یکی از این دو حالت باشد و نمی‌تواند در هیچ‌یک از این دو حالت نباشد. اگرچه شرودینگر این فرضیه را با هدف ژرف‌اندیشی درباره طبیعت حقیقت در جهان هستی و نمایش عجیب بودن مکانیک کوانتوم مطرح کرده‌ بود، فیزیکدانان در چند دهه بعد دریافتند که اتم‌ها می‌توانند نسخه واقعی گربه شرودینگر را به نمایش بگذارند.

فیزیکدانان موسسه ملی فناوری‌ و استاندارد در سال ۲۰۰۵ توانستند با موفقیت حالت گربه شرودینگر را در آزمایشگاه ایجاد کنند، در این آزمایش ۶ اتم همزمان در حالت چرخش رو به بالا و چرخش رو به پایین قرار گرفتند، مانند اینکه اتم‌ها همزمان چرخشی ساعتگرد و پادساعتگرد داشته باشند. اصول این آزمایش پایه‌های ابتدایی کامپیوترهای کوانتومی را شکل داده و اگرچه فیزیکدانان در قرار دادن اتم‌ها در وضعیت برهم‌نهی تبحر زیادی به دست آورده‌اند، تاکنون کسی موفق به تصویربرداری از این رویداد نشده‌ بود. برای دستیابی به چنین تصاویری، گروهی از فیزیکدانان دانشگاه استنفورد و شتاب‌ دهنده ملی SLAC یک مولکول دو اتمی از ید ایجاد کردند.

lzngdpr53pexpgkzz3qoدانشمندان این مولکول را با لیزر هدف گرفتند و لیزر باعث شد مولکول انفجارهای کوتاه پرانرژی را به خود جذب کند و به این شکل مولکول به دو نسخه برانگیخته و منفعل تفکیک شد. زمانی که این مولکول تفکیک شده توسط پرتو لیزری دیگری هدف قرار گرفت، ذرات نور یا همان فوتون‌ها از هر دو نسخه مولکول پراکنده شده و دوباره متراکم شدند تا هولوگرامی از جنس لیزر از این عملیات ایجاد کنند.

محققان این آزمایش را بارها و بارها تکرار کردند و توانستند مجموعه‌ای از تصاویر پرتو ایکس را از آن ثبت کنند تا به این شکل اولین و دقیق‌ترین فیلم پرتو ایکس جهان از مکانیزم داخلی یک مولکول ایجاد شود. فیزیکدانان نه‌ تنها توانستند از رفتار یک مولکول ید در جزئیاتی دقیق تصویربرداری کنند، بلکه می‌گویند تکنیک تصویربرداری که ایجاد کرده‌اند می‌تواند در داده‌های به دست آمده از آزمایش‌های پیشین نیز به کار گرفته شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در Physical Review Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: gizmodo.com

image_pdfimage_print
(23 نفر , میانگین : 4٫96 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=56396
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. Raman گفت:

    با سلام و خسته نباشید و احترام تمام قد به شما که زحمت فراوانی برای ارتقا دانش عاشقان علم میکشید .پیشنهادی داشتم مبنی بر اینکه در مواقعی زحماتی که میکشید به هدر میره. نمونه اش همین مطلبی که در مورد آزمایش فرضی گربه شرودینگر کشیدید با توجه به اینکه تا کنون نظری از طرف کاربران ارائه نشده شاید به این علت باشه که خوانندگان متوجه موضوع نشدند .چون درک نظریه کوانتم واقعا سخته و باید زحمت زیادی بر آن کشید . شما در این مطلب اولا از اصطلاح انفجار در جعبه استفاده کردید که اصلا درست نیست بلکه آزاد شدن ماده سمی در آزمایش مد نظر بوده و نه انفجار. در مورد حالت بر هم نهی توضیحی ندادید و کسی که نداند بر هم نهی چیست اصلا از آزمایش فرضی گربه شرودینگر سر در نمیاورد. کاش این امکان به من داده میشود که در مقاله ای با زبان ساده از آزمایش دو شکاف روی فوتون ها که هم رفتار ذره ای و هم موجی دارند شروع میکردم و سپس به نظریه کپنهاک که حرکت اتمها را یک تابع احتمال میداند میرسیدم و بعد به طور مبسوط آزمایش فرضی شرودینگر را شرح می دادم .. با تشکر از شما

    • علی گفت:

      خدا را شکر دست شما دوست عزیز نیست وگرنه کل فیزیک کوانتم را از ابتدا میخواستین شرح دهید. این دوستان نویسنده نیز از بس این موارد را تکرار کردند دیگر از تکرار مکررات حالشان بد می‌شود

پاسخ دهید

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