Para ilmuwan menggunakan atom buatan untuk menunjukkan kemungkinan menjaga kucing Schrödinger tetap hidup untuk waktu yang tidak terbatas, serta mempercepat permulaan kematiannya. Untuk ini dan itu, Anda bahkan tidak perlu melihat ke dalam kotak tempat kucing ini biasanya duduk (atau tidak duduk). Menggunakan analogi klasik seperti ini mungkin tampak terlalu disederhanakan atau aneh, tetapi bagi sains itu sangat penting. Mereka menunjukkan bagaimana realitas ditemukan pada tingkat fundamental dan dapat menghasilkan alat yang lebih baik yang digunakan fisikawan dalam rekayasa kuantum.
Para ilmuwan di Universitas Washington di St. Louis memutuskan untuk mencari tahu dengan pasti apakah perlu mengumpulkan informasi dari sistem kuantum sama sekali - atau, lebih sederhananya, melihat sebuah partikel - untuk memengaruhi perilakunya. Mungkin "pengereman" sudah cukup?
Peringatan spoiler: Mereka tahu tidak perlu menonton.
Sedikit sejarah: kucing, kotak, dan efek Zeno
Jika ada yang tidak tahu jenis kucing Schrödinger, kita ingat legenda itu. Menurut interpretasi mekanika kuantum Kopenhagen, objek fisik (seperti atom) tidak memiliki sifat khusus sampai kita mengukurnya. Sebagai tanggapan, fisikawan Erwin Schrödinger mengajukan eksperimen pemikiran. Dia menyarankan bahwa jika interpretasi ini benar, kita dapat meletakkan zat radioaktif dalam wadah kecil di sebelah penghitung Geiger, mengikat penghitung ke palu, dan meletakkan palu di atas kapsul asam sehingga dapat menghancurkannya saat atom meluruh.
Jika kita memasukkan semua ini ke dalam kotak dengan kucing, kita tidak akan dapat mengukur sifat-sifat atom, karena sejauh yang kita tahu, atom secara bersamaan membusuk dan tidak meluruh (itulah sebabnya ia memiliki waktu paruh). Akibatnya, kucing akan hidup dan mati pada saat bersamaan, sampai kita melihat ke dalam.
Ini legenda. Tapi dia punya dasar ganda.
Video promosi:
Pada tahun 1974, para ilmuwan mengajukan pertanyaan: Apakah umur sistem yang tidak stabil bergantung pada alat pengukur?
Paradoks ini kemudian dikenal sebagai efek quantum Zeno: Apa yang terjadi jika kita terus menerus mengamati atom yang tidak stabil? Akankah itu hancur?
Menurut efek Zeno, di bawah pengamatan konstan, ia tidak akan pernah memancarkan satu partikel pun radiasi. Pada tahun 1989, ini pertama kali ditunjukkan dalam percobaan oleh Institut Standar dan Teknologi Nasional AS, dan hipotesis aneh menjadi kenyataan yang aneh.
Sepuluh tahun kemudian, efek Zeno berlawanan diusulkan - efek Antisenon. Pengukuran rutin inti atom radioaktif dapat mempercepat peluruhannya, tergantung pada prosesnya.
Tinggal memahami apa itu "dimensi".
Untuk mengukur sesuatu seperti atom radioaktif, untuk mengamatinya dan membaca parameter dan propertinya, Anda perlu berinteraksi dengannya sehingga informasi keluar dalam beberapa bentuk. Dalam prosesnya, banyak kemungkinan atom runtuh menjadi satu hasil, yang kita lihat. Tapi apakah keruntuhan ini yang menyebabkan efek Zeno? Atau mungkinkah mempercepat atau memperlambat peluruhan atom tanpa menyebabkan keruntuhannya menjadi keadaan absolut?
Zeno vs. Antisenon
Semua ini membawa kita kembali ke eksperimen yang dilakukan oleh University of Washington.
Untuk menentukan apakah transmisi informasi akan memaksa efek Zeno atau Antiseno, para ilmuwan menggunakan perangkat yang dalam banyak hal berperilaku seperti atom dengan banyak status energi.
"Atom buatan" ini mampu menguji hipotesis tentang bagaimana keadaan energi - mode elektromagnetik - dapat mempengaruhi efek ini.
"Laju peluruhan atom bergantung pada kepadatan status energi yang mungkin, atau mode elektromagnetik, untuk energi tertentu," kata peneliti Keiter Merch. “Agar atom membusuk, ia harus memancarkan foton dalam salah satu mode ini. Lebih banyak mod berarti lebih banyak cara pembusukan, jadi pembusukan lebih cepat ".
Demikian pula, lebih sedikit mod berarti lebih sedikit pilihan untuk pembusukan, yang menjelaskan mengapa pot atom di bawah pengawasan konstan tidak akan pernah mengelas. Merch dan timnya mampu memanipulasi jumlah mode dalam atom buatan mereka sebelum menggunakan pengukuran standar, memeriksa statusnya setiap mikrodetik dan mempercepat atau memperlambat "peluruhan" nya.
"Pengukuran ini mewakili pengamatan pertama dari dua efek Zeno dalam sistem kuantum terpadu," kata Merch.
Untuk memastikan bahwa observasi atau interferensi yang ternyata menjadi kuncinya, para ilmuwan membuat apa yang disebut pengukuran semu, yang menciptakan interferensi tanpa menyebabkan runtuhnya status atom. Tidak ada yang tahu apa hasilnya.
“Namun data yang dikumpulkan sepanjang hari secara konsisten menunjukkan bahwa kuasi pengukuran menghasilkan efek Zeno dengan cara yang sama seperti pengukuran konvensional,” kata Merch.
Akibatnya, itu adalah pelanggaran dalam proses pengukuran, dan bukan pengukuran langsung itu sendiri, yang menyebabkan munculnya efek Zeno dan Antiseno.
Mengetahui hal ini, kita dapat menerapkan metode baru untuk mengontrol sistem kuantum menggunakan dinamika Zeno.
Apa arti semua ini bagi kucing Schrödinger yang malang?
“Efek Zeno mengatakan bahwa jika kami menguji kucing, kami akan menyetel ulang jam pembusukan dan menyelamatkan nyawa kucing,” kata ilmuwan Patrick Harrington. “Tetapi triknya adalah bahwa efek Zeno adalah tentang pelanggaran, bukan informasi, jadi Anda bahkan tidak perlu melihat ke dalam kotak untuk memicunya. Efek yang sama akan terjadi jika Anda mengguncang kotaknya."
ILYA KHEL
