Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики воссоздали мысленный эксперимент Эйнштейна и подтвердили правоту Бора
Ученые впервые на практике реализовали знаменитый мысленный эксперимент с «подвижной щелью», который обсуждали Бор и Эйнштейн почти 100 лет назад. Опыт с отдельным атомом показал, что попытка отследить путь частицы неизбежно разрушает ее волновые свойства.
Квантовая механика утверждает, что объекты могут вести себя и как частицы, и как волны. Однако увидеть оба состояния одновременно невозможно. Это ограничение называют принципом дополнительности. В 1927 году Альберт Эйнштейн поспорил с Нильсом Бором и предложил способ обойти этот запрет.
На знаменитой Сольвеевской конференции Эйнштейн придумал мысленный эксперимент с двумя щелями, через которые пролетает частица света — фотон. Если одна из щелей будет подвижной, она должна отшатнуться при ударе фотона, как при ударе по бильярдному шару.
Эйнштейн считал, что измерение этого отскока укажет точный путь частицы и тем самым принцип дополнительности будет нарушен. При этом на экране останется волновой узор — интерференционная картина. Так ученый надеялся сохранить и знание о траектории, и волновые свойства света.
Бор возразил оппоненту. Он доказал, что если измерить отскок щели достаточно точно для определения пути, то сама щель потеряет определенность положения согласно принципам квантовой механики. Это неизбежно размоет волновой узор на экране. Долгое время проверить этот спор на практике не удавалось. Чтобы заметить удар невесомого фотона, «щель» должна быть невероятно легкой. Любое макроскопическое зеркало слишком тяжелое для столь тонких эффектов.
Теперь команда исследователей решила эту задачу с помощью лазерных технологий. Авторы работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters, заменили механическую щель отдельным атомом рубидия-87.
Физики поймали атом в ловушку из сфокусированного лазерного луча — оптический пинцет. Затем рубидий охладили почти до абсолютного нуля. В таких условиях тепловое движение замирает, атом переходит в основное состояние. Импульс его движения становится сопоставим с неуловимым импульсом одного фотона. Это превратило атом в идеальный сверхчувствительный детектор.
В эксперименте фотон налетал на атом и рассеивался. Если фотон отталкивался от «щели», атом получал импульс отдачи. Ученые меняли настройки лазерной ловушки и регулировали, насколько жестко свет удерживает рубидий на месте. Глубину ловушки варьировали от 0,6 почти до 10,5 милликельвина.
Выяснилось, что поведение системы полностью зависит от жесткости фиксации атома. Когда ловушка была «мягкой», атом свободно двигался и легко отскакивал при ударе фотона. Это позволяло приборам узнать, по какой траектории полетела частица света. Но в этом случае волновая картина на детекторах пропадала. Запутанность между движением атома и фотона разрушала интерференцию.
При жесткой фиксации атом почти не смещался. Его неопределенность импульса возрастала, и определить путь фотона становилось невозможно. Зато на экране четко проступали полосы интерференции. Частица света вновь вела себя как волна. Промежуточные настройки ловушки позволили наблюдать плавный переход между этими двумя режимами, как бы переключая свет из состояния частицы в состояние волны.
Воплощенный мысленный эксперимент Эйнштейна поставил точку в вековом споре: он полностью совпал с теоретическими предсказаниями Бора. Как только атом‑»щель» хранил информацию о пути, квантовая интерференция исчезала, а когда информация о пути терялась, полосы возвращались.
Физики доказали, что даже идеальный измерительный прибор не может обмануть природу. Получение информации о пути частицы всегда происходит за счет утраты ее волновых свойств.
Telegram 
Дзен 
VK На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Биологи на примере птиц определили защитную функцию рыжего пигмента феомеланина, который ранее считали бесполезным и даже опасным из-за доказанной связи с развитием меланомы. Организм использовал его синтез для нейтрализации ядовитого избытка цистеина и выводил токсичные запасы серы в перья.
Вопрос о том, можно ли считать чрезмерное увлечение физическими упражнениями аддиктивным поведением, остается дискуссионным. Ученые из Италии и Испании выяснили, что сильнее всего к такому компульсивному поведению склонны люди с чертами перфекционизма.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
Польша может экстрадировать на Украину российского археолога, заведующего сектором археологии Северного Причерноморья в отделе Античного мира Эрмитажа Александра Бутягина. Соответствующее ходатайство направила прокуратура в Окружной суд Варшавы.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии