اتساع زمانی، رقیب ِ حالت کوانتومی

بیگ بنگ: 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.

آیا اتساع ِ زمانی در نابودی برهم‌نهی کوانتومی دست دارد؟

آیا اتساع ِ زمانی در نابودی برهم‌نهی کوانتومی دست دارد؟

به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، گروهی از فیزیک‌پیشه‌گان، در اتریش، به صورت نظری نشان داده‌اند که اتساع زمانی، یکی از مفاهیمی که در نظریه‌ی اینشتین معرفی می‌شود، می‌تواند حالت‌های کوانتومی را به صورت کلاسیک در‌ آورد. 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 جهانهای کوانتومی و کلاسیک وجود داشته‌ باشد. فیزیک‌پیشه‌گان افزایش اندازه و میزان پیچیده‌گی سامانه‌ها را علت این گذار می‌دانند -تابع‌ موج «فروریخته» و سامانه دیگر«ناهمدوس»(decoherent) خواهد بود.

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 تشکیل‌ دهنده‌ی 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 مولکول‌های 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 بزرگ‌ -ساخته شده از ذره‌های ریزی که در فرکانس‌های گوناگون نوسان می‌کنند- را که در برهم‌نهی(superposition) 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 اتساع زمانی، حالت نزدیک‌تر به جسم سنگین، در فرکانس پایین‌تری نوسان خواهد کرد؛ اکنون پرسش این است که اتساع 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 هر دوی مکانیک کوانتومی و نسبیت نیاز است».

quantum theoryساعت‌های 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 نسبیت، بسیار ستایش‌ برانگیز است. از سوی دیگر گسترش فن‌آوری‌‌های لازم در این مسیر می‌تواند در بررسی‌ نسبیت و ژئودزی نیز به کار بسته‌ شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله ی Nature Physics منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: physicsworld.com

(20 نفر , میانگین : 4٫95 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=42405
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 1391 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. ایلا گفت:

    مطلب سنگینه !!!!!!من متوجه نمیشم :((((((

  2. saeed گفت:

    شناخت آفاق ( جهان خارج از ذهن ) و انفس ( جهان ذهنی ) همزمان انجام میشه . هرچه قدر شناخت از خودمون بیشتر بشه شناختمون از جهان پیرامون هم بیشتر میشه و دیگه مسایل علمی و فیزیکی پیرامون غامض و پیچیده به نظر نمیاد .

  3. سید محمد علی گفت:

    احسنت هر کی هسی هر جا هسی از این حرفت خوشم اومد

پاسخ دهید

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

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.