Νέο πείραμα «χαλαρώνει» την Αρχή της Απροσδιοριστίας

62034-quantum_double_slit

Σύμφωνα με την Αρχή της Απροσδιοριστίας του Heisenberg, είναι αδύνατο να γνωρίζει κανείς με ακρίβεια τη θέση και την ορμή ενός φωτονίου, αρχή που αποτελεί απαράβατο νόμο της κβαντομηχανικής. Ωστόσο, Καναδοί ερευνητές κατάφεραν να παρακάμψουν σε κάποιο βαθμό την περιοριστική αυτή απαγόρευση, μετρώντας τις θέσεις και τις ταχύτητες φωτονίων κατά μέσο όρο.

Η διττή φύση του φωτός, την οποία αποκάλυψε πρώτος ο Albert Einstein, αποδεικνύεται με το γνωστό πείραμα της διπλής σχισμής. Τα φωτόνια περνούν μέσα από δύο παράλληλες σχισμές και πέφτουν σε μια οθόνη, σχηματίζοντας ένα μοτίβο που θα περίμενε κανείς από ένα κύμα, αλλά όχι από σωματίδια.

Υπάρχει όμως ένας σημαντικός περιορισμός: Όπως ανακάλυψε ο Werner Heisenberg, είναι αδύνατο να μετρήσει κανείς με ακρίβεια τη θέση και την ορμή ενός φωτονίου που περνά από τη διπλή σχισμή. Όσο αυξάνεται η ακρίβεια στη μέτρηση της θέσης, τόσο μειώνεται η ακρίβεια στη μέτρηση της ταχύτητας, και επομένως της ορμής.

Η Αρχή της Απροσδιοριστίας αποτελεί ίσως το σημαντικότερο εμπόδιο της κβαντομηχανικής, αλλά σύμφωνα με την έρευνα που δημοσιεύτηκε την περασμένη Τρίτη στο περιοδικό Science, υπάρχει τρόπος να παρακαμφθεί σε κάποιο βαθμό. Συγκεκριμένα, η ερευνητική ομάδα του Aephraim Steinberg από το πανεπιστήμιο του Τορόντο, πραγματοποίησε το πείραμα της διπλής σχισμής, υπολογίζοντας τα μεγέθη της θέσης και της ταχύτητας κατά μέσο όρο.

Για τη λεγόμενη «ασθενή μέτρηση», χρησιμοποιήθηκαν ανιχνευτές ηλεκτρονίων τοποθετημένοι σε διάφορες αποστάσεις από το διάφραγμα με τις σχισμές για να υπολογιστεί η τροχιά (θέση), και κρύσταλλοι ασβεστίτη, οι οποίοι εκτρέπουν λίγο τα φωτόνια (αλλάζουν την πολικότητα). Ο βαθμός εκτροπής χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για τον υπολογισμό της ταχύτητας (ορμής) κατά προσέγγιση. «Δεν είναι απαραίτητο να ερμηνεύουμε την αρχή της απροσδιοριστίας τόσο αυστηρά όσο συχνά διδασκόμαστε να κάνουμε», δήλωσε ο Aephraim Steinberg, σημειώνοντας πως η έρευνα αυτή θα μπορούσε «να μας βοηθήσει να σκεφτόμαστε με νέους τρόπους» και να αξιοποιηθεί στην ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών.

Υπήρξαν ωστόσο και αρκετές αμφιβολίες για τη σημασία του πειράματος αυτού για την κβαντομηχανική, με αρκετούς επιστήμονες να υποστηρίζουν πως δεν πρόκειται για μια ουσιαστική ανακάλυψη. Οι μετρήσεις που παρουσιάζονται στην έρευνα «θα μπορούσαν να είχαν υπολογιστεί χρησιμοποιώντας απλά ένα κομπιούτερ και τις εξισώσεις της κβαντομηχανικής», σημείωσε ο κβαντοφυσικός David Deutsch του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης.