Egyetlen fotont több helyen is észleltek egyszerre, ledöbbentek a kutatók
Egy japán kutatócsoport Holger Hofmann vezetésével a Hirosima Egyetemen nemrégiben egy új megközelítéssel vizsgálta a fotonok viselkedését, amely alapjaiban rengetheti meg a kvantumfizika és a multiverzum-elmélet eddigi értelmezését.
A foton kettős természete
A kutatók egy továbbfejlesztett kétrés-kísérletet alkalmaztak, amelyben egy interferométer segítségével a fény útját két külön irányra osztották, majd újra összevezették, a fotonok polarizációját pedig egy gyenge mérőeszközzel vizsgálták, hogy ne zavarják meg az interferencia mintázatot. Az eredmények szerint a fényrészecske egyidejűleg mindkét útvonalon jelen lehet, vagyis a fény részecske nem csupán valószínűségi alapon létezik az egyik vagy másik helyen, hanem fizikailag is megoszlik két helyen egyszerre, írja az Earth.com.
Ez a megfigyelés szembemegy a hagyományos, úgynevezett sokvilág-interpretáció (Many-Worlds Interpretation, MWI), amely szerint minden kvantumesemény minden lehetséges kimenetele külön univerzumban valósul meg. Ebben a modellben a foton mindig csak egyetlen úton halad, csak éppen az univerzumok ágazódnak el különböző kimenetek szerint. A japán kutatók eredményei viszont arra utalnak, hogy a foton valóban osztott állapotban van, így a multiverzum szükségessége megkérdőjelezhető.
A kvantumfizika és az általunk ismert valóság
A kétrés-kísérlet már több mint két évszázada foglalkoztatja a tudósokat, hiszen egyszerre mutatja a fény hullám- és részecske-természetét. Amikor nem mérjük meg a fényrészecske útját, az interferencia mintázatából arra következtetünk, hogy a foton egyszerre halad át mindkét résen, de ha megpróbáljuk megfigyelni, melyiken megy át, a mintázat eltűnik, és a foton csak egy helyen jelenik meg.
A New Scientist cikke szerint a mostani kísérlet finom mérési módszerekkel próbálta megőrizni az interferencia-mintázatot, miközben a foton polarizációját vizsgálták az egyes kimeneti pontokon. Az eredmények azt mutatják, hogy a foton ténylegesen megoszlik a két út között, nem pedig csak statisztikai valószínűségek alapján jelenik meg egy helyen. Ez pedig új megvilágításba helyezi a hullámfüggvény értelmezését, és azt a kérdést, hogy a kvantumállapotok mennyire „valóságosak”.
Valóban létezhet a multiverzum?
A multiverzum-elmélet a kvantummechanika egyik lehetséges értelmezése, amely szerint minden kvantumesemény minden lehetséges kimenetele egy-egy párhuzamos univerzumban valósul meg. Ez az elmélet magyarázatot adhat az univerzum finomhangoltságára és a kvantumesemények valószínűségi természetére.
Az új kísérleti eredmények azonban arra utalnak, hogy nem feltétlenül van szükség végtelen számú párhuzamos univerzumra a kvantumjelenségek magyarázatához. Ha a fényrészecske ténylegesen egyszerre két helyen van jelen, akkor a valóság talán egységesebb és kevésbé tagolt, mint ahogy a multiverzum-elmélet feltételezi.
Az ilyen finom kvantummérések nem csupán filozófiai vitákat generálnak, hanem gyakorlati jelentőségük is van. A fotonok pontosabb megértése hozzájárulhat a kvantumszámítógépek és a kvantumkommunikáció fejlesztéséhez, ahol a kvantumállapotok finom manipulálása és megőrzése kulcsfontosságú.
Érdemes elolvasni:
