Вчені заповнили ще одну прогалину у розумінні квантових феноменів
Дослідження вчених із США стало мостом, що з'єднує світи класичної фізики та квантової механіки. Їм вдалося відтворити відомий теоретичний експеримент із фотоном та мінами у досвіді з краплями. Результат дозволив пояснити дивну квантову поведінку з погляду класичної фізики.
У світі класичної фізики об'єкти поводяться передбачуваним чином. Траєкторія м'яча, що летить повітрям, загалом зрозуміла. Але якщо зменшити м'яч до розмірів атома, його поведінка одразу стане дивною. Один із уявних експериментів демонструє це. Припустимо, є квантова частка, наприклад, фотон, який може виконувати функцію міношукача. Завдяки своїй властивості бути і хвилею, і часткою, він здатний виявити міну, не взаємодіючи з нею фізично.
Ця концепція знаходить підтвердження в математиці та квантовій механіці. Проте як саме частка розпізнає міну, вчені не розуміють. Проблема виникає через мінливого, нечіткого, невизначеного стану квантової частки. Іншими словами, вченим просто доводиться вірити у те, що це працює, пише MIT News.
Математики з MIT розраховують почасти розвіяти цю загадку та прояснити картину. Вони змогли відтворити експеримент із квантовим міношукачем і відтворити поведінку, яку передбачає експеримент. І зробили вони це не в екзотичному квантовому середовищі, а у звичайному, класичному — у досвіді зі стрибаючими краплями.
Фізики з'ясували, що взаємодія крапель із власними хвилями така ж, як квантово-хвильова поведінка фотона. Коли вона падає в конфігурації, що нагадує запропоновану в експерименті з мінами, крапля поводиться точно в такій же статистичній моделі, як прогнозував фотон. Якщо в половині випадків краплі зустрічається міна, вона виявляє її без фізичної взаємодії у 25% випадків.
Той факт, що статичні ймовірності в обох експериментах збігаються, вказує на те, що між класичною динамікою краплі та в основному загадковою поведінкою фотона є щось спільне.
Понад 200 років тому англійський вчений Томас Юнг провів знаменитий експеримент, направивши промінь світла на екран з двома прорізами і отримавши інтерференцію світла. У новому варіанті двощілинного досвіду фізики з Великої Британії, Німеччини та США замінили щілини в екрані на «щілини» у часі і виявили новий вид інтерференційної картини. Експеримент відкриває новий аспект класичного досвіду, що довело хвильову природу світла, а також відкриває нові можливості створення оптичних пристроїв.