فیزیکدان ها نوع کاملاً تازه ای از درهم تنیدگی کوانتومی را کشف کردند: درهم تنیدگی کوانتومی ذرات غیرمشابه - وبلاگ باران علم

به گزارش وبلاگ باران علم، فیزیکدانان آزمایشگاه ملی بروکهاون (BNL) نوع کاملاً نوی از درهم تنیدگی کوانتومی را کشف کرده اند، پدیده ای شبح وار که ذرات را در هر فاصله ای به هم مربوط می کند. در آزمایش های برخورددهنده ذرات، درهم تنیدگی نو به دانشمندان این امکان را می دهد تا با جزئیات بیشتری نسبت به قبل به درون هسته های اتمی نگاه کنند.

جفت ذرات می توانند چنان با یکدیگر در هم تنیده شوند که دیگر نمی توان یکی را بدون دیگری توصیف کرد، مهم نیست چقدر از هم دور باشند. با این حال عجیب تر این است تغییر یکی فوراً باعث تغییر در شریکش می شود، حتی اگر در آن سوی جهان باشد. این ایده که به عنوان درهم تنیدگی کوانتومی شناخته می شود، برای ما غیرممکن به نظر می رسد، زیرا ما قلمرو فیزیک کلاسیک را در فکر داریم.

حتی انیشتین هم از آن ناراحت بود و از آن به عنوان اقدام شبح آور از راه دور یاد می کرد. با این حال، چندین دهه آزمایش به طور مداوم از آن پشتیبانی کرده است، و اساس فناوری های نوظهور مانند رایانه های کوانتومی و شبکه ها را تشکیل می دهد.

معمولاً مشاهدات درهم تنیدگی کوانتومی بین جفت فوتون ها یا الکترون هایی انجام می شود که ماهیت یکسانی دارند. اما اکنون، برای اولین بار، تیم BNL جفت ذرات غیرمشابه را که تحت درهم تنیدگی کوانتومی قرار دارند، شناسایی کرده است.

این کشف در برخورددهنده یون سنگین نسبیتی (RHIC) در آزمایشگاه بروکهاون انجام شد که با شتاب دادن و در هم کوبیدن یون های طلا، اشکالی از ماده را که در کیهان اولیه وجود داشت، بررسی می کند.

یون های طلای شتاب دار از طریق ابر های کوچکی از فوتون ها احاطه شده اند و وقتی دو یون از نزدیکی یکدیگر عبور می کنند، فوتون های یکی می توانند تصویری از ساختار داخلی دیگری را با جزئیات بیشتر از همیشه ثبت کنند. این به تنهایی برای فیزیکدانان به اندازه کافی مجذوب کننده است، اما این تنها ببه خاطر شکل بی سابقه ای از درهم تنیدگی کوانتومی می تواند اتفاق بیفتد.

فوتون ها با ذرات بنیادی درون هسته هر یون برهم کنش می کنند و آبشاری را به راه می اندازند که در نهایت جفت ذره ای به نام پیون pion تولید می کند، یکی مثبت و دیگری منفی.

برخی از ذرات را می توان به عنوان امواج نیز توصیف کرد و در این مورد امواج هر دو پیون منفی یکدیگر را تقویت می کنند و امواج هر دو پیون مثبت یکدیگر را تقویت می کنند. که منجر به برخورد تنها یک تابع موج پیون مثبت و منفی به آشکارساز می شود.

این نشان می دهد که هر جفت پیون مثبت و منفی با یکدیگر درگیر شده اند. اگر این طور نبود، توابع موجی که به آشکارساز برخورد می کنند کاملاً تصادفی بودند. به این ترتیب، این اولین تشخیص درهم تنیدگی کوانتومی ذرات غیرمشابه است.

ژانگبو ژو می گوید: ما دو ذره خروجی را اندازه گیری می کنیم و به وضوح بار های آن ها فرق دارد. آن ها ذرات متفاوتی هستند. اما ما الگو های تداخلی را می بینیم که نشان می دهد این ذرات در هم پیچیده هستند یا با یکدیگر همگام هستند، حتی اگر آن ها ذرات قابل تشخیص هستند.

همراه با توسعه درک ما از فیزیک کوانتومی، این کشف می تواند منجر به فناوری های جدیدی شود.

این تحقیق در مجله Science Advances منتشر شده.

منبع: آزمایشگاه ملی بروکهاون