Някъде между микроскопичния свят на елементарните частици и макроскопичния свят на човешките същества се случва нещо странно: правилата на квантовата физика, които работят толкова изящно за малки атоми, сякаш губят своята сила с нарастването на обектите. Размишленията къде и как се случва тази промяна от микромащабна квантова размитост към ясната сигурност на ежедневието, пораждат странности в мисловните експерименти, като известната едновременно жива и мъртва котка на Шрьодингер.
Квантовите явления като суперпозицията - парадоксалната коткана Шрьодингер - избледняват в класическата реалност, в която живеем. Този процес (за който може да прочетете повече под основната статия) е известен като декохеренция.
Сега нов експеримент, подкрепен от Института за фундаментални въпроси FQxI (Foundational Questions Institute), стеснява полето от възможни обяснения за декохеренцията, по-специално изключвайки известна теория, свързваща гравитацията с процеса.
Резултатите са публикувани наскоро в статия в New Journal of Physics.
"Един от най-дълбоките въпроси в съвременната физика е защо странното квантово поведение, което управлява атомите и елементарните частици, сякаш изчезва в макроскопичния свят, в който живеем ежедневно", обяснява членът на FQxI Каталина Курчану (Catalina Curceanu), директор на изследванията и говорител на VIP колаборацията в Националната лаборатория във Фраскати на Националния институт за ядрена физика (INFN-LNF) в Италия.
Илюстрация: universe-review.ca
Проведен в Националната лаборатория на INFN Гран Сасо (INFN-LNGS), най-голямата подземна лаборатория в света за фундаментални физични изследвания, експериментът проверява един модел, в който декохерентността се причинява от гравитацията.
Общата теория на относителността на Айнщайн гласи, че гравитацията се проявява поради изкривяването на тъканта на пространство-времето около масивни обекти. През 60-те години на миналия век унгарският теоретичен физик Фридьеш Каройхази постулира, че пространство-времето постоянно се вълнува от малки флуктуации, които постепенно ерозират квантовите суперпозиции, предотвратявайки съществуването на макроскопични обекти в квантови комбинации, представени в известния парадокс на котката на Шрьодингер. Неговият модел продължава да интригува физиците и наскоро бее възроден, усъвършенстван и преформулиран от Анджело Баси (Angelo Bassi) и колегите му от FQxI.
Издайнически следи
Флуктуациите, предсказани от Каройхази, не могат да бъдат наблюдавани директно, но ако съществуват, те би трябвало да карат заредените частици да трептят и се ускоряват произволно, което да остави следи от електромагнитно излъчване. Това излъчване би било толкова слабо, че лесно би могло да се изгуби в електромагнитния фонов шум от източници като космически лъчи. Това прави Националната лаборатория Гран Сасо, която е скрита под 1,4 километра радиационно-заглушаваща скала, идеално място за провеждане на търсенето.
"Естественото екраниране, осигурено от скалата, създава една от най-тихите среди на Земята за откриване на изключително редки физически явления", посочва Курчану.
Изследователите са използвали детектор, съставен от парче високочист германиев кристал с размерите на кафеена чаша, обградено от слоеве от мед и олово. Те са събирали данни в продължение на общо 62 дни. След това са извадили очакваното фоново лъчение от измерванията си и са потърсили сигнатура, която да съответства на предсказаната от модела.
Резултатът е обаче нищо, няма никакъв сигнал.
Това не изключва напълно възможността гравитацията да играе роля в квантовата декохеренция. Но предоставя важна информация за това къде да се търси евентуална гравитационна връзка.
"Тази липса на сигнал сама по себе си е важен научен резултат", отбелязва Курчану. "Като изключва един от най-старите и най-естествени модели на декохеренция, индуцирана от гравитацията, тази работа стеснява търсенето на теорията, описваща взаимодействието между гравитацията и квантовата механика, приближавайки ни с една стъпка по-близо до разбирането на една от най-дълбоките загадки във фундаменталната физика."
Излиза се от сферата на спекулациите
Моделът на Каролихази се основава на идеята, че съществува фундаментално ограничение на прецизността, с която можем да локализираме обекти и да измерваме дължина. В годините, откакто той предлага модела си, тази характеристика се очертава като обща нишка в много съвременни теории, които се стремят да обединят квантовата физика и гравитацията, включително теорията на струните и цикличната квантова гравитация (Loop quantum gravity - LQG).
"Всеки подход, основан на квантовата гравитация, завършва с предсказване на съществуването на минимална дължина, свързана с неопределеността при измерването на пространство-времето", разказва Кристиан Пискикия (Kristian Piscicchia), квантов физик в Изследователския център "Енрико Ферми"/INFN/VIP в Италия и експериментален ръководител на новото изследване.
Въпреки че мнозина приемат, че квантовата гравитация не може да бъде изследвана чрез съвременните технологии, новото изследване се присъединява към нарастващ обем от изследвания, демонстриращи, че някои идеи, които включват както гравитацията, така и квантовата теория, са проверими днес.
"Прецизните експерименти вече достигат ниво на чувствителност, при което могат да тестват идеи, които доскоро принадлежаха почти изключително към сферата на теоретичните спекулации", посочва Курчану. "С подобряването на чувствителността границата между теорията и измерването продължава да се движи, отваряйки нови възможности за откриване на фундаменталните принципи, които управляват нашата вселена."
Справкa: Nicola Bortolotti et al 2026 New J. Phys. 28 064511; DOI: 10.1088/1367-2630/ae774c
Източник: What kills Schrödinger’s cat?, Foundational Questions Institute, FQXi
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Памет на водата или как ни промиват мозъка
Произходът на мартеницата трябва да се търси далече - в Индия и Древна Гърция
Откъде идва "химията" на междуличностните връзки?
Експериментален руски спътник се разпада в орбита и оставя следи от отломки