مشاهده نخستین اثر کوانتومی موج-ذره در زندگی روزمره!

به گزارش ایسنا، دانشمندان آزمایش حمام روغنی را اجرا کرده‌اند که شاید بتواند بسیاری از معماهای کوانتوم را حل کند. طی هشت سال گذشته دو محقق فرانسوی در حال جهاندن قطرات کوچک در اطراف یک حمام روغن (oil) مرتعش و مشاهده رفتار بی‌نظیر آن‌ها بوده‌اند.

این آزمایش نخستین مدرک دال بر ویژگی‌های عجیب دنیای کوانتومی است که می‌توانند در مقیاس ماکرو بازتولید شوند.

هم‌اکنون دانشمندان بسیاری این سوال را مطرح می‌کنند که آیا آزمایش‌های حمام روغن می‌تواند دیدگاه‌هایی را در خصوص مکانیک کوانتومی در اختیار بگذارد و این که چرا ذرات می‌توانند به عنوان موج و امواج به عنوان ذرات رفتار کنند.

مطالعه جدید می‌تواند دیدگاه‌هایی در مورد آزمایش‌های کلیدی انجام شده توسط این دو محقق فرانسوی ارائه دهد، اما تمامی فیزیکدان‌ها مطمئن نیستند که چنین آزمایش‌هایی می‌توانند به درک عمیق‌تری از مکانیک کوانتومی بینجامد.

لوئیس دو بروژیل فرانسوی نخستین فردی بود که دوگانگی موج-ذره را در سال 1926 توصیف کرد، اما درک این پدیده از آن زمان تاکنون بسیار دشوار بوده، زیرا هیچ فردی تاکنون مولفه‌ای را که در جهان روزمره هم موج و هم ذره باشد، مشاهده نکرده است.

در سال 2005، ایوس کودور و امانوئل فورت مشاهده کردند زمانی که قطرات کوچک روغن بر روی سطح یک حمام روغن آزاد شدند، به جای فرورفتن در درون مایع، شروع به بالا و پایین جهیدن کردند و مجموعه‌ای از امواج را در بخش زیرین خودشان خلق کردند.

با تنظیم دامنه ارتعاش‌ها، آن‌ها توانستند قطراتی را بر روی پوسته امواج ایجاد کنند و به دور حمام بجهانند.

این قطرات کوچک-امواج یا «پیاده‌روی‌کنندگان» نخستین مدرک دال بر دوگانگی موج-ذره در مقیاس ماکروسکوپی بودند. این امواج نمی‌توانند بدون وجود قطرات وجود داشته باشند و قطرات نیز نمی‌توانند بدون امواج حرکت کنند.

سال‌ها پس از آزمایش‌های اولیه، کودور و فورت از حمام روغن برای اجرای چندین آزمایش کلاسیک در مکانیک کوانتومی بهره برده‌اند و دریافتند که پیاده‌روی‌کنندگان شباهت‌های زیادی به مولفه‌های مورد استفاده در آزمایش‌های اولیه از خود نشان دادند.

«گرفتاری» ناحیه‌ای است که در آن شباهت پیاده‌روی‌کنندگان با مکانیک کوانتومی ناکام می‌ماند و عجیب‌ترین پدیده کوانتومی بوده که چگونگی ارتباط ظریف وضعیت فیزیکی دو ذره، سوای از این که در جهان چه میزان از یکدیگر فاصله دارند، را توصیف می‌کند.

برای رخ‌دادن این پدیده، یک موج باید تعداد بسیار بالایی از ابعاد را اشغال کند، به طوری که ذرات بتوانند بر یکدیگر در فواصل بزرگ، سریع‌تر از سرعت نور اثر بگذارند. با این حال، در یک سیستم پیاده‌روی‌کننده امواج همواره فقط دو بعد یعنی عرض و طول تانک روغن را اشغال می‌کنند.

برخی از فیزیکدانان از این که سیستم‌های پیاده‌روی‌کننده بتوانند معماهای کوانتومی را حل کنند، ابراز تردید کردند.

جزئیات این مطالعه در Physics World منتشر شد.

5353