Fizycy wymyślili eksperyment mający na celu identyfikację niepewności kwantowej w zwykłym świecie – kot Schrödingera nie ucierpi
W świecie kwantowym panuje niepewność, którą w tej chwili zakłóca fakt obserwacji (pomiaru). Osiąga się to w skomplikowanych instalacjach. Można by się spodziewać, że w naszym zwykłym świecie dużych i ciężkich obiektów jest również miejsce na niepewność kwantową, ale bardzo, bardzo trudno jest to udowodnić na podstawie bezpośredniej obserwacji. Naukowcy nie poddają się jednak.
Zasadę niepewności kwantowej często ilustruje się za pomocą eksperymentu myślowego kota Schrödingera, w którym zwierzę nie jest ani żywe, ani martwe przed otwarciem pudełka. Pozwala to zrozumieć sprzeczne z intuicją prawa mechaniki kwantowej, ale nie przybliża nas do wykrywania zjawisk kwantowych na poziomie makro.
Naukowcy z University College London (UCL), Uniwersytetu w Southampton w Wielkiej Brytanii i Instytutu Bose w Indiach zaproponowali własną wersję pełnoskalowego eksperymentu mającego na celu wychwytywanie niepewności kwantowej w dużych obiektach. Do badań naukowcy zaproponowali wykorzystanie systemu obserwatorium grawimetrycznego LIGO w USA. Są to dwa tunele o długości 4 km każdy, połączone pod kątem prostym (literą G). Przez tunele wielokrotnie przebiega wiązka lasera z odbiciem, która przy przejściu przez detektor fal grawitacyjnych jest w stanie zarejestrować zniekształcenia czasoprzestrzeni. Naukowcy twierdzą, że tego samego systemu można użyć do identyfikacji niepewności kwantowej w przypadku makroobiektów bez ścisłych ograniczeń dotyczących masy i energii.
W każdym z tuneli możesz zawiesić lustra na końcach wahadeł (lub cele zasłaniające główne zwierciadła czujnika) i w zadanych odstępach wystrzelić w nie parę błysków laserowych. Jeśli w naszym wielkim świecie panuje niepewność kwantowa, to pierwszy impuls zakłóci ruch wahadła – zamanifestuje się to tzw. efektem obserwatora, a drugi impuls zarejestruje odchylenie od obliczonej trajektorii.
Z matematycznego punktu widzenia doświadczenie musi potwierdzić lub obalić spełnienie dwóch warunków nierówności Leggetta-Garga. Musi być spełniony dla wszystkich warunków świata klasycznego. Jeżeli podczas interakcji z 10-kilogramowymi zwierciadłami nie zostanie spełniony jeden z tych warunków, wówczas obiekt będzie wykazywał właściwości niepewności kwantowej.
Z matematycznego punktu widzenia oznaczałoby to, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że aktualnie siedzisz na krześle przed monitorem, ale także nieskończenie małe (ale w żadnym wypadku nie zerowe) prawdopodobieństwo, że znajdziesz się na Księżycu, Marsie lub Galaktyka Andromedy. Najważniejsze, że aby udowodnić taką możliwość, nie będziesz musiał ryzykować życia kota, choć sam eksperyment z lustrami w instalacji LIGO będzie wymagał nietrywialnego sprzętu i warunków.
Artykuł na temat badań opublikowano w czasopiśmie Physical Review Letters. Jest on również dostępny na arxiv.org.