Fizicienii au reușit să „încurce” doi atomi în mișcare, demonstrând pentru prima dată inseparabilitatea cuantică în modul în care atomii se deplasează. Această descoperire sprijină teoria supranumită „acțiune fantomatică la distanță” de Albert Einstein. Studiul, publicat într-o importantă revistă de specialitate, deschide noi perspective în domeniul senzorilor cuantici.
Experimentul revoluționar cu heliu ultra-rece
Cercetătorii au demonstrat că perechile de atomi de heliu ultra-rece pot fi corelate cuantic prin impulsul lor. Impulsul este o măsură care descrie viteza și direcția de mișcare a unei particule, luând în considerare și masa acesteia. Inseparabilitatea cuantică, o trăsătură fundamentală a mecanicii cuantice, implică faptul că măsurarea unei particule influențează instantaneu cealaltă particulă corelată.
Experimentul a implicat utilizarea heliului, datorită capacității acestuia de a fi menținut într-o stare excitată stabilă pentru o perioadă considerabilă de timp. Echipa a răcit heliul aproape de zero absolut, unde atomii încetinesc până aproape de imobilitate, formând un condensat Bose-Einstein. Ulterior, prin impulsuri laser calibrate, condensatul a fost împărțit în trei grupuri, iar atomii s-au ciocnit, formând perechi corelate.
Pentru a demonstra corelarea, cercetătorii au folosit o metodă numită interferometru Rarity-Tapster, aplicată anterior doar fotonilor. Această tehnică a permis evidențierea interferenței, demonstrând starea de suprapunere a atomilor. Corelațiile observate nu pot fi explicate prin teorii clasice.
Implicații pentru viitor și provocări teoretice
Rezultatele experimentului, obținute după luni de pregătire și colectare de date, reprezintă un pas important în domeniul fizicii cuantice. Sean Hodgman de la Australian National University a subliniat că descoperirea confirmă predicțiile existente, chiar dacă fenomenele cuantice rămân greu de intuit.
Echipa lucrează deja la o versiune mai avansată a experimentului, care ar implica ciocnirea a doi izotopi de heliu. Acest lucru ar putea pune sub semnul întrebării teoriile actuale. Hodgman a menționat că un astfel de sistem ar reprezenta o provocare majoră pentru viitoarele teorii ale gravitației cuantice, întrucât descrierea matematică a acestui fenomen nu este clară în cadrul relativității generale.
O perspectivă asupra viitoarelor aplicații
Descoperirea deschide calea către dezvoltarea de senzori cuantici extrem de preciși. Aceștia ar putea fi utilizați pentru detectarea undelor gravitaționale sau pentru cartografierea interiorului Pământului.
