قد يكون هناك قدر من الأمل لقطط الفيشر الأكثر شهرة في الفيزياء ، قطة شرودنغر.
في تجربة الفكر الغريبة التي ترمز إلى الحالة الغريبة للجسيمات دون الذرية في فيزياء الكم ، تكون القطة المحصورة في صندوق ميتة وحية حتى يتم فتح الصندوق ، وعندها تسقط القطة إما ميتة أو تفرح بسعادة.
كان يعتقد ذات مرة أن لحظة الحقيقة هذه كانت فورية ولا يمكن التنبؤ بها تمامًا. لكن في دراسة نُشرت في 3 يونيو في مجلة Nature ، تمكن علماء الفيزياء في جامعة Yale من مشاهدة قطة شرودنغر وهي تتنبأ بمصير القطط وحتى إنقاذ القطة من الموت المفاجئ.
مع هذا الاكتشاف الجديد ، تمكن الفيزيائيون من "إيقاف العملية وإعادة القطة إلى حالتها الحية" ، كما قال ميشيل ديفوريت ، الفيزيائي في جامعة هارفارد وأحد مؤلفي الدراسة ، لـ Live Science.
في الفيزياء ، تعتبر قطة شرودنغر تجربة فكرية يتم فيها حبس القطة في صندوق يحتوي على جسيم لديه فرصة 50-50 للتحلل. إذا تحلل الجسيم ، تموت القطة ؛ وإلا ، تعيش القطة. حتى تفتح الصندوق ، ليس لديك أي فكرة عما حدث للقط ، لذلك فهو موجود في تراكب لكل من الحالات الميتة والحيوية ، تمامًا كما توجد الإلكترونات والجسيمات دون الذرية الأخرى في وقت واحد في حالات متعددة (مثل الطاقة المتعددة المستويات) حتى يتم ملاحظتها. عندما يُلاحظ جسيم ويختار عشوائيًا أن يشغل مستوى طاقة واحدًا فقط ، يطلق عليه القفز الكمي. اعتقد الفيزيائيون في الأصل أن القفزات الكمية كانت فورية ومنفصلة: لوطي! وفجأة يكون الجسيم في حالة أو أخرى.
ولكن في التسعينات ، بدأ المزيد من الفيزيائيين في الاشتباه في أن الجسيمات تتبع مسارًا خطيًا أثناء صعودها ، قبل دخول حالتها النهائية. قال تود برون ، الفيزيائي في جامعة جنوب كاليفورنيا ، الذي لم يكن مشاركًا في البحث ، في ذلك الوقت ، لم يكن لدى الفيزيائيين التكنولوجيا اللازمة لمراقبة هذه المسارات. هذا هو المكان الذي يأتي فيه Devoret ومؤلفوه المشاركون.
ألقى علماء في ييل ضوءًا ساطعًا على ذرة ولاحظوا كيف أن الضوء مشتت أثناء حدوث القفزة الكمية. ووجدوا أن القفزات الكمومية كانت مستمرة وليست منفصلة ، وأن القفزات تقفز إلى مستويات طاقة منفصلة مختلفة تمسك بمسارات "طيران" محددة.
قال المؤلف الرئيسي والفيزيائي بجامعة ييل ، زلاتكو مينيف ، إنه بمجرد أن عرف الفيزيائيون الحالة المحددة التي اقتربت منها الذرة ، أصبحوا قادرين على عكس تلك الرحلة ، من خلال تطبيق قوة في الاتجاه الصحيح فقط بالقوة الصحيحة. وأضاف أن تحديد نوع القفزة بشكل صحيح أمر حاسم لعكس مسار الرحلة بنجاح. قال مينيف لـ Live Science: "إنه أمر محفوف بالمخاطر".
لم يتفاجأ بعض الفيزيائيين ، مثل برون ، بالنتيجة: "هذا لا يختلف عن أي شيء توقعه أي شخص ،" أخبر برون موقع Live Science. "الشيء المثير للاهتمام هو أنها نفذت تجريبيا".
وقال ديفوريت إن الاكتشاف الجديد مهم بشكل خاص لمنشآت البحث مثل مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) ، حيث يلاحظ الفيزيائيون موجات الجاذبية. في هذه المرافق البحثية ، فإن عدم القدرة على التنبؤ بالجسيمات ، والتي تسمى أيضًا بالضوضاء الكمومية ، هي لعنة جهود العلماء لإجراء قياسات دقيقة.
قال ديفوريت: "كما يحب الفيزيائيون القول ، مع الضجيج الكمومي ، لا يستطيع حتى الله أن يعرف ما الذي ستقيسه". باستخدام البحث ، يمكن للفيزيائيين "كتم" الضوضاء الكمومية وإجراء قياسات أكثر دقة.
وقال ديفوريت إن الجسيمات ومصير قطة شرودنغر ستكون دائما غير قابلة للتنبؤ بها إلى حد ما على المدى الطويل. والنتيجة الرئيسية التي توصل إليها هو ومؤلفوه المشاركون هي أنه يمكن ملاحظة مصائرهم والتنبؤ بها وقت حدوثها.
وأوضح ديفوريت "إنه يشبه إلى حد ما الانفجارات البركانية ، فهي غير متوقعة على المدى الطويل. ولكن على المدى القصير ، يمكنك أن ترى متى على وشك أن يندلع".
