Массачусетс технологиялық институтының (MIT) ғалымдары кванттық физикадағы ең әйгілі тәжірибелердің бірі – қос саңылау тәжірибесінің ең дәл және «идеалдандырылған» нұсқасын іске асырып, Альберт Эйнштейннің осы контекстегі болжамының қате екенін дәлелдеді, деп хабарлады Physical Review Letters журналында.
Қос саңылау тәжірибесінің мәні
1801 жылы Томас Янг жарықтың толқын тәрізді қасиетін көрсету үшін қос саңылау тәжірибесін алғаш өткізді. Кейін кванттық механика дамыған соң бұл тәжірибе жарықтың бір мезетте әрі толқын, әрі бөлшек бола алатынын айқын көрсетті.
Алайда 1927 жылы Эйнштейн мен Нильс Бор осы тәжірибенің интерпретациясы жайлы қызу пікірталас жүргізді. Эйнштейн фотон бір ғана саңылаудан өтіп, шағын механикалық әсер қалдырады деп болжады. Оның пікірінше, бұл әсерді өлшей отырып, фотонның бөлшек табиғатын анықтап, сонымен қатар интерференцияны да көруге болады. Бор мұнымен келіспей, Гейзенбергтің анықталмаушылық принципіне сүйене отырып, фотон жолын анықтау интерференцияны жояды деп дәлелдеді.
MIT жүргізген «идеалдандырылған» тәжірибе
Профессор Вольфганг Кеттерле жетекшілік еткен MIT тобы тәжірибені ең таза кванттық деңгейде орындау үшін жеке атомдарды саңылау рөлінде пайдаланды. Олар:
- 10 000 атомды микрокельвиндік температураға дейін салқындатты;
- лазерлік торда атомдарды бір-бірінен оқшау орналастырды;
- өте әлсіз жарық ағынын қолдана отырып, әр атомнан тек бір фотон шашырауын қамтамасыз етті.
Атомдардың «кеңістіктік анық еместігін» (spatial fuzziness) өзгерту арқылы фотонның бөлшек ретінде бақылану ықтималдығын реттеді. Нәтижесінде фотон жолы туралы ақпарат артқан сайын интерференция айқындылығы азайғаны дәлелденді. Бұл – кванттық теорияның Бор ұсынған болжамына толық сәйкес нәтиже.
Эйнштейн болжамының сыналуы
MIT тобы Эйнштейн ұсынған «саңылауды серпімді аспаға ілу» идеясын да сынады. Олар атомдарды ұстап тұрған лазерлік «пружинаны» сөндіріп, атомдардың еркін қозғалуына мүмкіндік берді. Нәтиже өзгермеді: фотонның толқындық және бөлшектік қасиеттерін бір мезетте бақылау мүмкін емес.
«Бұл тәжірибе кванттық корреляциялардың маңызын көрсетеді: нәтиже пружинаға емес, атомдардың анық еместігіне байланысты», – дейді зерттеу авторының бірі Виталий Федосеев.
Кванттық физика жылы мен тарихи сәйкестік
2025 жыл – БҰҰ жариялаған Кванттық ғылым және технологияның халықаралық жылы. MIT зерттеушілері бұл нәтижені Эйнштейн мен Бор арасындағы даудың басталғанына бір ғасыр толған жылы жариялап отыр.
«Біздің жұмыс – тарихи пікірталасты таза кванттық деңгейде түсіндіруге мүмкіндік беретін сирек жағдай», – дейді профессор Кеттерле.