Fizicienii au reușit, pentru prima dată, să „încurce” doi atomi în mișcare, demonstrând un fenomen descris de Albert Einstein drept „acțiune fantomatică la distanță”. Cercetătorii au observat inseparabilitatea cuantică în modul în care atomii se mișcă, o realizare importantă pentru înțelegerea mecanicii cuantice. Studiul, publicat într-o prestigiosă revistă științifică, ar putea deschide noi căi în domeniul senzorilor cuantici.
Experimentul revoluționar cu atomi de heliu
Echipa de cercetători a demonstrat că perechi de atomi de heliu ultrareci pot fi corelate cuantic prin impulsul lor. Impulsul descrie viteza și direcția de mișcare a unei particule, luând în considerare și masa acesteia. Inseparabilitatea cuantică, o trăsătură fundamentală a mecanicii cuantice, presupune că măsurarea unei particule influențează instantaneu starea celeilalte. Acest fenomen a fost demonstrat anterior pentru fotoni și pentru stările interne de spin ale atomilor, dar nu pentru mișcarea particulelor cu masă. Diferența este crucială, deoarece atomii sunt influențați de gravitație, spre deosebire de fotoni. Experimentul a implicat răcirea atomilor de heliu aproape de zero absolut, unde aceștia își încetinesc mișcarea extrem de mult.
Detaliile procedeului experimental
Pentru a realiza experimentul, oamenii de știință au folosit heliu, datorită capacității acestuia de a fi menținut într-o stare excitată stabilă pentru o perioadă relativ lungă de timp – aproximativ două ore, ceea ce este considerabil în acest tip de experimente. Această caracteristică a permis detectarea individuală a atomilor și reconstruirea impulsului tridimensional al întregului sistem cu mare precizie. Condensatul Bose-Einstein, un obiect colectiv în care identitatea cuantică a atomilor se „topește”, a fost divizat în trei grupuri folosind impulsuri laser calibrate. Atomii în mișcare s-au ciocnit și s-au dispersat, formând perechi corelate.
Echipa a folosit un interferometru Rarity-Tapster, o tehnică aplicată anterior doar fotonilor. „Atomii se îndepărtează, apoi îi reflectăm și îi facem să interfereze între ei. Interferența apare doar dacă atomul se află într-o suprapunere reală de stări”, a explicat unul dintre cercetători. Studiul a durat aproape o lună de colectare continuă de date, precedată de luni de pregătire experimentală.
Implicații și perspective de viitor
Sean Hodgman, unul dintre autorii studiului, a menționat că rezultatele confirmă în mare parte predicțiile existente ale fizicii cuantice, deși fenomenul rămâne dificil de înțeles intuitiv. „Creierul nostru nu este pregătit să proceseze astfel de fenomene. La scară mică, atomii nu sunt bile solide, ci apar ca niște entități difuze”, a adăugat acesta. Echipa lucrează deja la o versiune avansată a experimentului, care ar implica ciocnirea a doi izotopi de heliu. O astfel de abordare ar putea pune sub semnul întrebării unele teorii fizice actuale. Rezultatele acestui studiu ar putea contribui la dezvoltarea unor senzori cuantici extrem de preciși, capabili să detecteze unde gravitaționale sau să cartografieze interiorul Pământului.
