نوع جدیدی از درهم تنیدگی جدید کوانتومی کشف شد

دانشمندان آزمایشگاه ملی بروکهاون (BNL) نوع کاملا جدیدی از درهم تنیدگی کوانتومی را کشف کرده اند، پدیده ای شبح مانند که ذرات را در هر فاصله ای به هم متصل می کند.

درهم تنیدگی کوانتومی یک خاصیت کوانتومی است که دو ذره مختلف را به هم متصل می کند، به طوری که اگر یکی را اندازه گیری کنید، بدون توجه به اینکه این دو چقدر از هم فاصله دارند، به طور خودکار و بلافاصله از وضعیت دیگری مطلع می شوید. فاصله ذرات از هم چقدر است؟

درهم تنیدگی زمانی اتفاق می افتد که گروهی از ذرات تولید شده برهم کنش داشته باشند یا در مجاورت فضایی قرار گیرند، به طوری که حالت کوانتومی هر ذره ای در گروه نمی تواند مستقل از حالات ذرات دیگر توصیف شود. این حالت زمانی رخ می دهد که ذرات از یکدیگر بسیار دور باشند. مشکل درهم تنیدگی کوانتومی در مرکز اختلاف فیزیک کلاسیک و کوانتوم است و درهم تنیدگی یکی از ویژگی های اصلی مکانیک کوانتومی است که مکانیک کلاسیک فاقد آن است.

بیشتر بخوانید:

پیش بینی های نوستراداموس برای سال 2023

گوست شارک، یک زیردریایی رباتیک که برای نبرد ساخته شده است

تشخیص سرطان در چند ثانیه با چاقوی بو کردن تومور

اکنون، این عارضه تازه کشف شده در آزمایش‌های برخورد ذرات به دانشمندان اجازه می‌دهد تا هسته‌های اتم را با جزئیات بیشتری نسبت به قبل ببینند.

جفت ذرات به قدری در هم تنیده شده اند که نمی توان یکی را بدون دیگری توضیح داد و همانطور که گفته شد فرقی نمی کند که چقدر از هم دور باشند. با این حال، عجیب تر از آن، یک تغییر بلافاصله باعث تغییر در شریک زندگی آنها می شود، حتی اگر آنها در آن سوی دنیا باشند.

این ایده که درهم تنیدگی کوانتومی نامیده می شود، برای ما غیرممکن به نظر می رسد زیرا ما در قلمرو فیزیک کلاسیک زندگی می کنیم. حتی انیشتین نیز از این موضوع متحیر شده بود و از آن به عنوان “اقدام شبح وار از راه دور” یاد می کرد. با این حال، چندین دهه آزمایش که اساس فناوری‌های نوظهور مانند رایانه‌های کوانتومی و شبکه‌ها را تشکیل می‌دهند، همواره از این ایده حمایت می‌کنند.

درهم تنیدگی کوانتومی معمولاً بین جفت فوتون یا الکترون با طبیعت مشابه مشاهده می‌شود، اما اکنون، برای اولین بار، فیزیکدانان BNL جفت‌هایی از ذرات غیرمشابه را کشف کرده‌اند که تحت درهم‌تنیدگی کوانتومی قرار دارند.

این کشف در برخورددهنده یون سنگین نسبیتی (RHIC) آزمایشگاه بروکهاون انجام شد که با شتاب دادن و خرد کردن یون‌های طلا، اشکال ماده در جهان اولیه را بررسی می‌کند. اما تیم تحقیقاتی دریافتند که حتی اگر یون ها با هم برخورد نکنند، هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد.

یون‌های طلای شتاب‌دار توسط ابرهای کوچکی از فوتون احاطه شده‌اند و زمانی که دو یون با هم عبور می‌کنند، فوتون‌های یکی می‌توانند تصویری از ساختار داخلی دیگری را با جزئیات بیشتری نسبت به قبل ثبت کنند. این به اندازه کافی برای فیزیکدانان جذاب است، اما به لطف درهم تنیدگی کوانتومی بی سابقه است.

فوتون ها با ذرات بنیادی درون هسته هر یون برهم کنش می کنند و آبشاری را شروع می کنند که در نهایت یک جفت ذره به نام پیون تولید می کند که یکی مثبت و دیگری منفی است. همانطور که از فیزیک دبیرستان به یاد دارید، برخی از ذرات را می توان به عنوان امواج توصیف کرد، در این صورت امواج هر دو پیون منفی یکدیگر را تقویت می کنند و امواج هر دو پیون مثبت یکدیگر را تقویت می کنند و در نتیجه تابع موج پیون مثبت و منفی می شوند. به آشکارساز برخورد می کند.

این نشان می دهد که هر جفت پیون مثبت و منفی با یکدیگر درگیر شده اند. دانشمندان می گویند که اگر اینها در هم پیچیده نمی شدند، توابع موجی که به آشکارساز برخورد می کنند کاملاً تصادفی خواهند بود. به این ترتیب، این اولین تشخیص درهم تنیدگی کوانتومی ذرات مختلف بود.

ژانگبو ژو، یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی، می‌گوید: «ما دو ذره خروجی را اندازه‌گیری می‌کنیم و به وضوح می‌بینیم که بارهای آنها متفاوت است و در واقع ذرات متفاوتی هستند، اما همچنین الگوهای تداخلی را می‌بینیم که نشان می‌دهد این ذرات در هم پیچیده یا هماهنگ هستند. با همدیگر.”

این کشف، علاوه بر گسترش درک ما از فیزیک کوانتوم، می‌تواند به فناوری‌های جدیدی مانند روشی که این گروه تحقیقاتی برای کاوش درون یون‌های طلا استفاده می‌کرد، منجر شود.

58321