Właściwości kwantowe zazwyczaj ujawniają się w trakcie badań prowadzonych w najmniejszej skali. Mimo to naukowcom udało się zaobserwować właśnie takie właściwości w obiekcie składającym się z ponad tysiąca atomów. Ten zaskakujący wynik eksperymentu może umożliwić naukowcom określenie, w którym miejscu, a właściwie w jakiej skali przebiega granica między światem, który należy opisywać za pomocą fizyki kwantowej, a światem rządzonym przez Ogólną teorię względności. W idealnym przypadku może się w końcu okazać, że taka granica w ogóle nie istnieje.
Zaskakująco duży obiekt kwantowy
Wszystko rozbija się o to, że badany obiekt składający się z blisko 1400 atomów, tak jak cząstki kwantowe zmienia swoje właściwości fizyczne w zależności od tego, czy jest obserwowany, czy też nie. A jakby tego było mało można na niego wpłynąć na odległość bez konieczności wymiany informacji. Dotychczas takie działanie mogło co najwyżej dotyczyć fotonów. Problem w tym, że takie właściwości są dla nas całkowicie nieintuicyjne, bo nigdy nie doświadczamy ich bezpośrednio w swoim codziennym życiu.
Czytaj także: Fizyka kwantowa – siedem faktów, które warto znać
Od niemal dziewięćdziesięciu lat naukowcy starają się określić granicę rozmiarów, powyżej której obiekty fizyczne zachowują się zgodnie z naszym doświadczeniem i intuicją, a poniżej której światem zaczyna rządzić wymykająca się logice mechanika kwantowa.
Naukowcy z Uniwersytetu w Bazylei testując granice świata kwantowego postanowili przyjrzeć się dwóm obiektom, z których każdy zbudowany był z 700 atomów rubidu. Oba obiektu zostały uprzednio splątane ze sobą kwantowo.
Eksperyment rodem z filmów science-fiction
Moim zdaniem, dla większości ludzi sposób wykonania tego eksperymentu to istne szaleństwo, które bardziej przypomina futurystyczne laboratorium rodem z filmów science-fiction. W skrócie, naukowcy rozpoczęli pracę od schłodzenia 1400 atomów rubidu do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Wszystkie atomy utrzymywane były przez siły elektromagnetyczne. Za pomocą impulsów promieniowania mikrofalowego splątano każdy atom z 1399 pozostałymi atomami, a następnie cały obłok atomów podzielono na dwie osobne części.
Czytaj także: Kubity spinowe nową nadzieją dla fizyki kwantowej
Po żmudnej pracy naukowcy wykonali tysiące pomiarów pseudospinu poszczególnych atomów, dzięki czemu udało im się ustalić, że wciąż wszystkie atomy zachowują się zgodnie z przewidywaniami mechaniki kwantowej. Powstaje zatem pytanie, czy wszystkie obiekty składające się z mniej niż 700 atomów też zachowują się w sposób kwantowy, czy też dotyczy to tylko obiektów schłodzonych do temperatur bliskich 0K. Możliwe także, że te same obłoki atomów rubidu, o których tutaj mowa tracą swoje kwantowe możliwości w temperaturze pokojowej. Tutaj automatycznie pojawia się kolejne pytanie: przy jakiej temperaturze owe właściwości znikają. Na te pytania jak na razie odpowiedzi nie ma. Naukowcy planują jednak kontynuować swoje badania z jednej strony powiększając rozmiary obiektów kwantowych, ale także testując je w szerszym zakresie temperatur. Sam jestem ciekawy, gdzie mechanika kwantowa wykaże swoje granice. Wiedza o tym powie nam wiele o świecie, który nas otacza i o nas samych. Być może przesuwanie granic wykaże jednak, że żadnych granic nie ma i doprowadzi nas w końcu do prawdziwej teorii wszystkiego.
