Kadim Kuasarlar Kuantum Dolaşması İçin İnanılmaz Kanıt Sağlıyor
Bir sanatçının, Dünya'dan yaklaşık 13 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan PSO J352.4034-15.3373 kuasarından hızlı hareket eden malzeme püskürten bir radyo jetini gösteren illüstrasyonu. Araştırmacılar, kuantum dolaşıklığı için inanılmaz kanıtlar sağlamak için iki eski kuasar kullandılar. (İmaj kredisi: Kredi: Robin Dienel / Carnegie Bilim Enstitüsü)
Kuasar adı verilen iki antik galaktik çekirdeği kullanan araştırmacılar, kuantum dolaşıklığı doğrulamak için büyük bir adım attılar - parçacıkların özelliklerinin evrende ne kadar uzakta olursa olsun birbirine bağlanabileceğini söyleyen bir kavram.
Kuantum dolaşıklığı geçerliyse, o zaman bir çift dolaşık parçacık birbirinden milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta var olabilir ve bir parçacığın özelliklerini etkileyen eylemler diğer parçacığın özelliklerini etkiler. Albert Einstein bu korelasyonu açıkladı 'uzaktan ürkütücü eylem' olarak parçacıklar arasında. Geçen yıl, MIT, Viyana Üniversitesi ve diğer kurumlardan fizikçiler güçlü kanıt sağladı kuantum dolaşıklık için ve şimdi, aynı bilim adamları ekibi kuantum dolaşıklığı doğrulamak için daha da ileri gitti.
Kuantum dolaşıklığını kanıtlamak isteyen bilim adamları, parçacıklar arasındaki ölçülen korelasyonların klasik fizik tarafından açıklanamayacağını göstermek zorundalar. MIT'den yeni çalışmayı anlatan bir açıklama . 1960'larda, fizikçi John Bell parçacıklar arasındaki bağıntıların klasik değil, kuantum bir açıklaması olması gereken teorik bir sınır hesapladı. [ Zaman Kristallerinden Tetrakuarklara: Kuantum Fiziği 2017'de ]
Uzaktaki B1608+656 kuasar, ön planda birbirine yakın iki gökada tarafından parlak yaylara bulaşıyor. Araştırmacılar, kuantum dolaşıklığına kanıt sağlamak için milyarlarca yıl önce ışıklarını yayan iki eski kuasar kullandılar.(İmaj kredisi: ESA / Hubble, NASA, Suyu ve diğerleri.)
Ancak MIT araştırmacıları, bu teorik sınırda, ilişkili parçacıklar gibi görünen gözlemlerin gizli, klasik bir açıklamaya sahip olduğu boşluklar olduğunu söyledi. Bilim adamlarının kapatmaya çalıştığı bu boşluklardan biri, 'seçim özgürlüğü' boşluğu veya bilinmeyen bir klasik etkinin dolaşmış bir parçacığın ölçümünü etkileme olasılığı olarak bilinir. Bu boşlukla, araştırmacılar kuantum korelasyonu yokken gözlemlerler.
Geçen yıl, bu bilim adamları ekibi, 600 yıllık yıldız ışığını kullanarak, parçacıklar arasında gözlemledikleri korelasyonlar klasik fizik tarafından açıklanabilseydi, bu klasik kökenin 600 yıldan daha uzun bir süre önce, yıldızın ışığından önce ortaya çıkması gerektiğini gösterdi. hiç parladı.
Bu açığı daha da kapatmak için bu araştırmacılar, parçacıklar arasındaki korelasyonun 600 yıldan daha eski bir tarihe dayanan klasik mekanikle açıklanıp açıklanamayacağını görmek için şimdi uzak, eski kuasarları - aydınlık, enerjik galaktik çekirdekleri - kullandılar. Başka bir deyişle, geçen yılki çalışmalarının başarısını alıyorlar ve kuantum dolaşıklığı için daha fazla kanıt sağlamak için onu büyütüyorlar.
Bunu yapmak için 7,8 milyar yıl önce ve 12,2 milyar yıl önce ışık yayan iki kuasar kullanmayı seçtiler. Araştırmacılar, her bir fotonun elektrik alanının yönünü ölçen bir polarizörün hangi açıda eğileceğini belirlemek için bu iki kuasardan gelen ışığı kullandılar.
Kuasarlardan gelen ışıktaki dolaşık fotonların (ışık parçacıkları) dalga boyunu ölçmek için dedektörlerde bulunan teleskopları kullandılar. Işık, referans dalga boyundan daha kırmızıysa - karşılaştırma için kullanılan ve incelenenlerden farklı bir dalga boyunda alınan bir ölçüm - polarizör, gelen fotonu ölçmek için eğildi. Işık referans dalga boyundan daha mavi olsaydı, polarizör fotonu ölçmek için farklı bir açıya eğilirdi.
Geçen yıl yapılan çalışmada araştırmacılar, yalnızca 600 ışıkyılı uzaklıktaki yıldızlardan gelen ışığı ölçmelerine izin veren küçük teleskoplar kullandılar, ancak daha büyük, daha güçlü teleskoplar kullanarak, araştırmacılar artık ışığı çok daha eski, daha uzak mesafeden ölçmeyi başardılar. kuasarlar.
Ekip, bu eski kuasarlarla dolanık fotonları incelerken, 30.000'den fazla foton çiftinde korelasyon buldu. Bu korelasyonlar Bell tarafından belirlenen sınırın çok ötesine geçti, bu da ilişkili parçacıklar için herhangi bir klasik açıklama olsaydı, bunun bu eski kuasarların ışık yaymasından - milyarlarca yıl önce - gelmesi gerektiğini gösterdi.
'Eğer gerçekten klasik olan bir mekanizma ile kuantum mekaniğini simüle etmek için bir komplo meydana geliyorsa, bu mekanizma faaliyetlerine başlamak zorunda kalacaktı - bir şekilde bu deneyin tam olarak ne zaman, nerede ve nasıl yapılacağını bilerek - en az 7,8 milyar yıl MIT'de fizikçi ve yeni çalışmanın ortak yazarı Alan Guth yaptığı açıklamada. 'Bu inanılmaz derecede mantıksız görünüyor, bu yüzden kuantum mekaniğinin doğru açıklama olduğuna dair çok güçlü kanıtlarımız var.'
Araştırmacılar, bu bulgularla, ölçülen korelasyonların klasik bir açıklamaya sahip olmasının 'mantıksız' olduğunu söyledi. Bu, kuantum mekaniğinin bu korelasyona neden olduğuna ve kuantum dolaşıklığının geçerli olduğuna dair güçlü bir kanıt, dediler.
'Dünya yaklaşık 4,5 milyar yaşında, bu nedenle kuantum mekaniğinden farklı olarak, bu boşluktan yararlanarak sonuçlarımızı üretebilecek herhangi bir alternatif mekanizma, bırakın bir Dünya gezegeni bile var olmadan çok önce yerinde olmalıydı. MIT'de fizikçi ve çalışmanın ortak yazarı olan David Kaiser, ifadeye ekledi. 'Yani, alternatif açıklamaları kozmik tarihin çok erken dönemlerine ittik.'
İş 20 Ağustos'ta yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları dergisinde.