اشترِك في نشرتنا الإخبارية
أسمن "قطة شرودنغر" تزن 16 ميكروغراماً!
24-04-2023 | 19:00
المصدر: "النهار"
أشارت دراسة للمعهد السويسري "ETH Zurich"، بقيادة يوين تشو، الأستاذة في مختبر فيزياء الجوامد والتي نشر ملخّصها موقع "Sci Tech Daily"، إلى أن علماء المعهد تمكنوا من إنشاء أسمن "قطة شرودنغر" حتى الآن.
وابتكر الباحثون أثقل "قطة شرودنغر" عن طريق وضع بلورة في تراكب من حالتين من التذبذب، ما سيساهم في الحصول على المزيد من البيانات التي تساعد في تفسير سبب عدم ملاحظة التراكب الكمي في الحياة اليومية.
وطوال أعوام، كان مثال "قطة شرودنغر" واحداً من أكثر الأمثلة اقتباساً عند الحديث عن فيزياء الكم، والآن "قطة شرودنغر السمينة" ستساعدهم على الوصول إلى فهم أكبر لهذا العلم. كما ساعدتهم على تخيّل مفهوم الشيء ونقيضه، الذي يقوم عليه جزء كبير من فيزياء الكم.
لماذا سميت "قطة شرودنغر" وعلى ماذا تقوم التجربة؟
سُميت "قطة شرودنغر" وفقاً للمثال الذي قدمه أول مرة العالم النمساوي إيروين شرودنغر عام 1935، وفي هذا المثال فإن القطة الشهيرة تكون محبوسة في صندوق معدني مع مادة مشعة وعداد جيجر للإشعاع وقارورة من السم.
وتقوم الفرضية على أنه في مقدار معين من الزمن، قد "تتحلل ذرة من المادة المشعة لتقود إلى انفجار مقياس جيجر وتحطم قارورة السم لتقتل القطة"، أو قد لا تتحلل تلك الذرّة، ما يبقي القطة حية.
ونظراً لأن المراقب من الخارج لا يمكنه معرفة ما إذا كانت الذرّة قد اضمحلت بالفعل، فهو أيضاً لا يعرف ما إذا كانت القطة حيّة أم ميتة. ووفقاً لميكانيك الكم، التي تحكم تحلل الذرة، يجب أن تكون القطة في حالة تراكب "حي/ميت".
ويشير المثال هذا إلى الحالات المتناقضة للمادة في أجزائها الدقيقة جداً، والتي تؤثر طرق القياس المعروفة على حالتها، ما يمنع العلماء من فهم سلوكها بدقة.
وتدرس فيزياء الكم تواجد المادة في مكانين في نفس الوقت، لكن صغر حجم المواد التي تتم دراستها تعيق الفهم الأشمل لسلوكها.
في هذه التجربة، يتم تمثيل القطة بالتذبذبات في بلورة في حين تتم محاكاة الذرة المتحللة بواسطة دائرة فائقة التوصيل.
ويمكن أن تتأرجح البلورة الآن في اتجاهين في نفس الوقت، لأعلى أو لأسفل. هذان الاتجاهان يمثلان حالة القطة "الحية" أو "الميتة".
وفي هذا السياق، توضح تشو: "من خلال وضع حالتي التذبذب للبلورة في تراكب، أنشأنا بشكل فعال قطة شرودنجر تزن 16 ميكروغراماً. هذه الكتلة هي بحجم حبة رمل تقريباً ولا تقترب من حجم القطة الحقيقية، لكنها لا تزال أثقل بمليارات المرات من الذرة أو الجزيء، ما يجعلها أسمن قطط الكم حتى الآن.
وتجدر الإشارة إلى أنه ومن أجل أن تكون حالات التذبذب في البلورة تمثل حلات قطة حقيقية، من المهم أن يتم تمييزها بالعين المجردة. هذا يعني أن الفصل بين الحالتين "أعلى" و"أسفل" يجب أن يكون أكبر من أي متقلبات حرارية أو كمية لمواقع الذرات داخل البلورة.
