Възможно е да има зърно надежда за най-известната обречена котка на физиката, котката на Шрьодингер.
В причудливия мисловен експеримент, символизиращ странното състояние на субатомните частици в квантовата физика, котка, затворена в кутия, е едновременно мъртва и жива, докато кутията не се отвори, в този момент котката или пада мъртва, или щастливо се отклонява.
Някога се смяташе, че този момент на истината е мигновен и напълно непредсказуем. Но в проучване, публикувано на 3 юни в списанието Nature, физиците от Йейл успяха да наблюдават котката на Шрьодингер в действие, да предскажат съдбата на котката и дори да спасят котката от ненавременна смърт.
С тази нова констатация физиците успяха да „спрат процеса и да върнат котката в живо състояние“, каза Мишел Деворет, физик от Харвард и един от съавторите на изследването пред Live Science.
Във физиката котката на Шрьодингер е мислен експеримент, при който котка е хваната в кашон с частица, която има 50-50 шанс да се разпадне. Ако частицата се разпадне, котката умира; в противен случай котката живее. Докато не отворите кутията обаче, нямате представа какво се е случило с котката, така че той съществува в суперпозиция както на мъртви, така и на живи състояния, точно както електрони и други субатомни частици едновременно съществуват в множество състояния (като многократна енергия нива), докато не бъдат наблюдавани. Когато една частица се наблюдава и случайно избира да заеме само едно енергийно ниво, това се нарича квантов скок. Първоначално физиците смятали, че квантовите скокове са моментални и дискретни: Пуф! И изведнъж частицата е в едно или друго състояние.
Но през 90-те години повече физици започват да подозират, че частиците следват линеен път, докато предприемат скока си, преди да влязат в окончателното си състояние. По онова време физиците не разполагаха с технологията да наблюдават тези траектории, казва Тод Брун, физик от Университета в Южна Калифорния, който не е участвал в изследванията. Именно там влизат Деворет и неговите съавтори.
Йейлските физици блестяха ярка светлина в един атом и наблюдаваха как светлината се разпръсва при настъпването на квантовия скок. Те откриха, че квантовите скокове са непрекъснати, а не дискретни и че скача към различни дискретни енергийни нива, държани на специфични "полетни" пътеки.
След като физиците разбраха конкретното състояние, на което се приближава атомът, след това бяха в състояние да обърнат този полет, прилагайки сила в точно правилната посока с точно правилната сила, заяви водещият автор и физикът от Йейския университет Златко Минев. Правилното идентифициране на типа скок е било решаващо за успешното обръщане на полета, добави той. "Много е несигурно", каза Минев пред Live Science.
Някои физици, като Брун, не са изненадани от констатацията: "Това не се различава от всичко, което някой беше предвидил", казва Брун пред Live Science. "Интересното е, че са го извършили експериментално."
Новата констатация е особено важна за изследователски съоръжения като Лазерната интерферометрова гравитационна вълнова обсерватория (LIGO), където физиците наблюдават гравитационните вълни, каза Деворет. В тези изследователски съоръжения непредсказуемостта на частиците, наричана още квантов шум, е в основата на усилията на учените да правят точни измервания.
"Както обичат да казват физиците, с квантовия шум, дори Бог не може да знае какво ще измервате", каза Деворет. С помощта на изследването физиците могат да „заглушат“ квантовия шум и да направят по-точни измервания.
Частиците и съдбата на котката на Шрьодингер винаги ще бъдат донякъде непредсказуеми в дългосрочен план, каза Деворет. Основното откритие на него и неговите съавтори е, че съдбите им могат да бъдат наблюдавани и предсказани, докато се случват.
"Прилича малко на вулканични изригвания", обясни Деворет, "те са непредсказуеми в дългосрочен план. Но в краткосрочен план можете да видите кога човек е на път да изригне".
