Schrödingeri kass kompas makromaailma ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Kass.
Kass. Autor/allikas: Guima San/Creative Commons

Kvantmaailma veidrused avalduvad reeglina mikromaailmas, mis on selle hoomamatuse tõttu tavaelust piisavalt kaugel, et sellega üleüldse pead vaevama peaks. Rühm USA füüsikuid näitab aga nüüd, et kvantmehaanika lahutamatuks osaks olevat superpositsiooni võib näha ka harjumuspärasematel skaaladel.

Superpositsiooni üheks kõige tuntumaks näiteks on Schrödingeri kass – kvantmehaanika ühe ristiisa Erwin Schrödingeri peas sündinud korraga nii surnud kui ka elus olev neljajalgne. Samamoodi on kass superpositsioonis, kui lesib korraga nii ahju kui ka diivani peal või ajab rotti taga ja jõllitab samal liikumalt rotiauku. Rangelt võttes ei tähenda superpositsioon, et mõlemad võimalused on tõesed, vaid kui keegi peaks kassi asukoha määrama, leiaks ta looma näiteks 60- ja 40-protsendilise tõenäosusega ühest või teisest paigast.

Teoreetiliselt võivad superpositsioonis olla ükskõik kui suured objektid – aatomid, molekulid, kassid ja isegi inimesed. Argielu näitab aga, et neist suuremad kipuvad käituma klassikaliselt. Niipea kui keegi objekti vaatleb või seda keskkond muul viisil mõjutab, langeb superpositsioon kokku. Nõnda on kvantfüüsika üheks suurimaks küsimuseks, kas leidub kindel piir, kus kvantmaailm lõpeb ning klassikaline maailm algab.

Eksperimentaalselt tähendab see üha suuremate objektide, tüüpiliselt molekulide, superpositsiooni viimist ja nähtuse realiseerimist üha suurematel skaaladel. Stanfordi ülikooli füüsikud eesotsas Mark Kasevichiga kasutasid selleks absoluutse nulli lähedasele temperatuurini jahutatud samas kvantolekus olevat 100 000 rubiidiumi aatomit. Bose-Einstein kondensaadi nime all tuntud aineolekus ei käitu gaasi aatomid enam klassikalisest füüsikast tuntud piljardipallidena, vaid ühe hiiglasliku ainelainena.

Aatomite superpositsiooni viimiseks paisati gaasipilv õhku kümne meetri kõrguses aatompurskkaevus. Täiendavad laserimpulsid viisid selle kahte erineva impulsimomendiga kvantolekusse. Aja jooksul oleks pidanud lainepaketid seeläbi üksteisest kaugenema. Lainepakette seejärel taas liituda lastes leidsid teadlased, et neid lahutas kuni 54 sentimeetrit. Superpositsioon kestis veidi kauem kui sekundi.

Seni olid parimad interferomeetrid suutnud viia lainepaketid üksteisest kuni sentimeetri kaugusele, superpositsioon kestis ligikaudu veerand sekundit.

Saavutusel on peale alusfüüsika probleemidele vastuse leidmise ka praktilisi rakendusi. Kasutatud tehnika abil on võimalik ülitäpselt mõõta kiirendust, misläbi võiks see leida näiteks navigatsiooni vallas. Lisaks loodavad teadlased kasutada aatom-interferomeetreid gravitatsioonilainete registreerimiseks.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: