Միաժամանակ մեռած և կենդանի, հսկայական և փոքր. ըստ նոր հետազոտության՝ սև խոռոչները քվանտային հատկություններ ունեն

Սև խոռոչներն ունեն քվանտային մասնիկներին բնորոշ հատկություններ։ Ըստ Physical Review Letters ամսագրում հրապարակված նոր ուսումնասիրության՝ տիեզերական հանելուկային մարմինները կարող են լինել միևնույն ժամանակ փոքր ու մեծ, ծանր ու թեթև, կամ մեռած ու կենդանի, ինչպես լեգենդար Շրյոդինգերի կատուն, հայտնում է Space.com-ը։

Համակարգչային մոդելավորման վրա հիմնված նոր հետազոտությունը նպատակ է ունեցել գտնել դժվար հասկանալի ու հեղհեղուկ կապը գերզանգվածային օբյեկտների, ինչպիսիք են, օրինակ, սև խոռոչները, և ամենափոքր ենթաատոմային մասնիկների վարքագիծն ուղղորդող սկզբունքների միջև:

Ինչ է իրենից ներկայացնում նոր գիտափորձը

Հետազոտող թիմը մշակել է մաթեմատիկական շրջանակ, որը սիմուլացված քվանտային մասնիկը տեղադրել է սիմուլացված հսկայական սև խոռոչի սահմաններից դուրս: Մոդելավորումը պարզել է, որ սև խոռոչը ցույց է տալիս քվանտային սուպերպոզիցիայի նշաններ՝ միաժամանակ մի քանի վիճակներում գոյություն ունենալու կարողություն, այս դեպքում՝ լինել միաժամանակ և՛ հսկայական, և՛ ընդհանրապես ոչ հսկայական։

«Մենք ցանկանում էինք պարզել, թե արդյոք [սև խոռոչները] կարող են միաժամանակ ունենալ տարբեր զանգվածներ, և պարզվում է, որ դրանք կարող են,- ասել է Քվինսլենդի համալսարանի տեսական ֆիզիկայի գիտությունների թեկնածու, հետազոտության առաջատար հեղինակ Ջոշուա Ֆուն,- Մինչ այժմ մենք խորապես չենք ուսումնասիրել, թե արդյոք սև խոռոչները կարողանում են ունենալ քվանտային ֆիզիկային բնորոշ տարօրինակ և հրաշալի վարքագիծը»:

Քվանտային սուպերպոզիցիայի ամենահայտնի օրինակը լեգենդար Շրյոդինգերի կատուն է, մտավոր փորձ, որը 20-րդ դարի սկզբին արել է ֆիզիկոս Էրվին Շրոդինգերը, որպեսզի ցույց տա քվանտային ֆիզիկայի հիմնական խնդիրներից մի քանիսը: Համաձայն քվանտային տեսությունների՝ ենթաատոմային մասնիկները գոյություն ունեն մի քանի վիճակներում միաժամանակ, մինչև որ փոխազդեցության են ենթարկվում արտաքին աշխարհի հետ։ Այս փոխազդեցության հետևանքով (դա կարող է լինել մասնիկը չափելու կամ այն դիտելու պարզ գործողություն) մասնիկը հայտնվում է հնարավոր վիճակներից մեկում:

Շրյոդինգերի կատվի օրինակը 

Շրոդինգերը, որը 1933 թ․ ֆիզիկայի ոլորտում Նոբելյան մրցանակի է արժանացել, ցանկացել է այս գիտափորձով ցույց տալ քվանտային տեսության անհեթեթությունը, քանի որ այն ենթադրում է, որ տուփի մեջ փակված կատուն կարող է միաժամանակ լինել մեռած և կենդանի՝ ելնելով ատոմների պատահական վարքագծից, քանի դեռ կատվին դիտողը չի խախտում սուպերպոզիցիան։

Այնուամենայնիվ, ինչպես պարզվել է, եթե տուփի մեջ գտնվող կատուն կարող էր սատկած լինել՝ անկախ դիտորդի գործողություններից, քվանտային մասնիկը իսկապես կարող է գոյություն ունենալ երկակի վիճակում: Եվ Physical Review Letters ամսագրում հրապարակված այս նոր ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ սև խոռոչը նույնպես կարող է գոյություն ունենալ երկակի վիճակում։

Իսրայելական ծագումով ամերիկացի տեսական ֆիզիկոս Ջեյքոբ Բեկենշտեյնն առաջինն է, ով ենթադրել է, որ սև խոռոչները կարող են քվանտային հատկություններ ունենալ: Ըստ նրա՝ քանի որ սև խոռոչը սահմանվում է իր զանգվածով, դրա քվանտային սուպերպոզիցիան պետք է նշանակի, որ գրավիտացիոն այս տարօրինակ դարպասը կարող է ունենալ բազմաթիվ զանգվածներ, որոնք ընկնում են որոշակի հարաբերակցության տակ:

«Մեր մոդելավորումը ցույց տվեց, որ այս գերադրված զանգվածները, ըստ էության, գտնվում էին որոշակի նախորոշված շերտերով կամ հարաբերակցությամբ, ինչպես կանխագուշակել էր Բեկենշտեյնը, - ասել է Քվինսլենդի համալսարանի ֆիզիկոս և հետազոտության համահեղինակ Մագդալենա Զիչը: - Մենք չէինք ենթադրում, որ որևէ նման օրինաչափության կհանդիպենք, ուստի փաստը, որ գտանք այս ապացույցը, բավականին զարմանալի էր»: