Физики смогли провести измерение на квантовом уровне
Точно измерить положение конкретного электрона смогла группа физиков из Швеции, Германии и Испании, 29 февраля сообщает издание ScienceAlert.
Издание утверждает, что теперь можно более конкретно понять, в каком положении возле атома находится электрон. Ранее считалось, что местонахождение электрона может быть описано только с определенной долей вероятности.
Исследователи взяли атом стронция с двумя электронами на внешнем уровне. По воздействием лазерного излучения происходило поглощение фотона с переходом электрона на более высокую орбиту. Когда электрон возвращался на прежнюю орбиту, то по испущенному им фотону детектировалось точное положение электрона, другими словами, производилось измерение его орбиты. Ученые обнаружили, что переход квантовой системы от возможного состояния к явно выраженному не может быть абсолютно определен. Некоторые его аспекты могут быть измерены, такие как орбита электрона, а другие при этом останутся нетронутыми, что соответствует известному утверждению Герхарта Людерса.
Исследователи показали, что переход между уровнями носит не спонтанный характер, а вероятностный. Процесс квантовых переходов электрона носит длящийся характер, подобно извержению вулкана, а не резкий переход из одного состояния в другое.
Авторы статьи поясняют: в квантовой физике объекты могут быть описаны только вероятностно, с использованием понятия «суперпозиция», то есть одновременно не могут быть точно определены все возможные состояния объекта — он может находится в любом из них. Эрвин Шредингер на этот счет шутил, что это все равно, как определить жив или мертв кот, который находится в коробке — пока мы ее не откроем, то не узнаем этого. Несмотря на то, что и Шредингер и Энштейн считали такой подход неудачным, тем не менее современная физика регулярно доказывает правоту этой метафоры.
Главный вопрос — существует ли такой способ измерения, который бы не нарушал принцип суперпозиции. В 1940-х годах Джон фон Нейман полагал, что измерение одной характеристики, например, положения электрона, создает ситуацию, при которой сам процесс измерения повлияет на состояние других частей системы. Немецкий физик Герхарт Людерс впоследствии оспорил этот тезис, сказав, что даже если точно определено одно из состояний частицы, то существует вероятность обнаружения некоторых других состояний.
Проведенное международной группой физиков уточнение природы квантовых переходов, считают авторы статьи, тем не менее не приводит к большей детерминированности и четкости картины мира — даже снятие крышки с коробки, в которой сидит кот Шредингера, не лишает его присущей ему тайны.
Напомним, феномен кота Шредингера иллюстрирует принцип неопределенности Гейзенберга (или квантовую запутанность), который следует из корпускулярно-волнового дуализма природы. Квантовая запутанность — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.
