Невероятното откритие, което ще те накара да погледнеш към Вселената по друг начин

Има нещо, с което наистина искам да те запозная.

Онзи момент, когато разбираш нещо за устройството на света и просто ти трябва малко време, за да го осмислиш? Да, точно това ми се случи.

Става въпрос за следното: физици от Оксфорд, работещи с Големия адронен колайдер на CERN (онази огромна подземна структура в Швейцария, дето се бльскат частици една в друга със скорост, близка до тази на светлината), току-що показаха нещо невероятно.

Квантовото заплитане — онова странно явление, което Айнщайн нарече „призрачно действие от разстояние" — може да оцелее при някои от най-екстремните условия, които можем да си представим.

И не просто да оцелее. Да се развихри.

Какво всъщност е квантовото заплитане?

Нека го обясня без сложни формули. Представи си две частици, които са били създадени заедно или са взаимодействали по някакъв начин. Веднъж заплетени, те остават свързани по много странен начин — колкото и да ги отдалечиш една от друга.

Ето го лудото: ако измериш едната частица, веднага знаеш нещо за другата. Измериш едната, върти се другата — сякаш продължават да си говорят на всяко разстояние. Дори да са от двете страни на Вселената, връзката си остава.

Айнщайн съвсем не беше доволен от това. Смяташе, че трябва да има някаква скрита променлива, някакво по-дълбоко обяснение. Нарече го „призрачно действие от разстояние" и години наред се опитваше да го оборване.

Грешал. (Е, за това грешаelse. За много други неща си оставаше гений.)

Тежките играчи на квантовия свят

И тук идва най-вълнуващата част.

Учените знаят за заплитането от десетилетия. Виждали са го в различни системи — фотони, електрони, уловени йони, дори топ кваркове. Но всички тези системи са сравнително „послушни" квантови системи, които можем да изследваме внимателно в лаборатории.

Екипът от Оксфорд обаче искаше да стигне по-далеч. Питаше се: може ли заплитането да оцелее в пълния хаос на сблъсъците между частици?

Конкретно, изследваха Z бозоните. Тези частици:

• Са изключително тежки (за субатомни частици де)
• Съществуват само за микроскопическа част от секундата преди да се разпаднат
• Се раждат от разпада на Хигс бозони
• Се създават когато протони се бльснат един в друг със 99,99% от скоростта на светлината и енергии от тринайсет трилиона електронволта

Да, говорим за частици, създадени при най-насилствените сблъсъци, които хората някога са произвели.

Да откриеш квантова магия сред развалините

Ето какво е гениалното. Z бозоните изчезват почти мигновено, но оставят следи. Когато се разпаднат, те произвеждат електрони или мюони (по-тежки братовчеди на електроните). Детекторът ATLAS в LHC може да измери тези продукти на разпада с невероятна точност.

Като анализираха ъглите, под които тези частици излизат, изследователите можаха да реконструират спиновете на оригиналните Z бозони. И когато го направиха — откриха корелациите. Откриха квантовия отпечатък на заплитането. Жив и zdрав.

С други думи: призрачното действие си беше съвсем на мястото, дори в тази среда на екстремална енергия и хаос.

Професор Алан Barr от Оксфорд, който е участвал в изграждането на LHC и от години настоява да се използва за квантови експерименти, каза много хубаво:

„Да го открием живо и здраво сред толкова тежки и краткоживеещи частици, създадени при най-насилствените сблъсъци, които можем да предизвикаме на Земята, показва колко фундаментална и здрава е тази квантова връзка."

Защо е важно (освен че е страхотно)

Сигурно се питаш: „Добре де, хубаво за физиците, но какво от това?"

Справедлив въпрос. Ето защо е голяма работа:

1. Показва, че квантовата механика важи навсякъде. Не просто виждаме заплитане в внимателно контролирани лабораторни условия. Същите правила, които един ден може би ще захранват квантовите компютри, действат в най-екстремните среди, които природата предлага.

2. Създава мост между два свята. Тази работа е част от по-широко движение да се пренесе квантовата информационна наука — полето зад квантовите изчисления — в света на физиката на високите енергии. Учени прилагат идеи, разработени за квантови системи, върху огромните масиви данни от колайдерите, надявайки се да открият модели, които не се вписват в днешното ни разбиране.

3. Може да разкрие нова физика. Тези техники може един ден да засекат фини ефекти, които подсказват физика отвъд познатото — може би дори улики за fundamentalната природа на реалността.

Оказва се, че Вселената е свързана повече, отколкото сме си представяли.

Какво да запомниш

обичам как това изследване ни напомня колко странен и красив е квантовият свят. Имаме навика да мислим, че квантовата механика се случва само в миниатюрни, крехки лабораторни експерименти — лесно се нарушава, лесно се губи.

Но това не е, което показа това проучване.

Квантовото заплитане не е крехко. Не е само лабораторна диковинка. То е втъкано в самата тъкан на реалността, продължава да съществува дори когато частици се създават при условия, които биха унищожили почти всичко друго.

Същите „странни правила на квантовата механика", които един ден може би ще ни дадат невероятно мощни компютри, действат навсякъде в природата — може би дори по начини, за които още не сме започнали да разбираме.

И честно казано? Намирам това за доста успокояващо.