I fisici hanno stabilito un nuovo record con il gatto di Schrödinger più pesante di sempre: ScienceAlert

Un minuscolo cristallo oscillante del peso di poco più di un granello di sabbia è diventato l’oggetto più pesante mai registrato in una sovrapposizione di siti.

I fisici dell’Istituto federale svizzero di tecnologia (ETH) di Zurigo hanno collegato un risonatore meccanico a un tipo di circuito superconduttore comunemente usato nel calcolo quantistico per replicare il famoso esperimento mentale di Erwin Schrödinger su una scala senza precedenti.

Paradossalmente, Schrödinger sarebbe alquanto scettico sul fatto che qualcosa di così grande – beh, qualsiasi cosa – possa esistere in uno stato di realtà ambiguo.

Gli stati di sovrapposizione non hanno eguali nella nostra esperienza quotidiana. Guarda il pallone da calcio cadere e puoi monitorare la sua velocità di caduta con un cronometro. La sua posizione di riposo finale è chiara come il giorno, ed è evidente anche come ruoti in volo.

Se chiudi gli occhi quando cadono, non c’è motivo di pensare che questi stati di posizione o comportamento possano essere diversi. Tuttavia, nella fisica quantistica, caratteristiche come posizione, rotazione e quantità di moto non esistono in alcun modo significativo finché non vedi una palla appoggiata a terra.

Insieme ad un altro peso massimo della fisica teorica, Albert Einstein, Schrödinger non era esattamente entusiasta delle interpretazioni degli esperimenti che indicavano che le particelle mancavano di proprietà precise fino a quando l’osservazione non gliene forniva una.

Per mostrare quanto fosse assurda l’intera idea, il premio Nobel austriaco descrisse uno scenario in cui la posizione inosservata di una particella era collegata alla vita di un gatto invisibile.

Immagina, se vuoi, che una particella sputata casualmente da un atomo in decomposizione, colpisca un contatore Geiger, provocando la frantumazione della fiala di veleno e uccidendo istantaneamente un gatto. Poiché tutto questo avviene all’interno di una scatola, gli eventi e la loro tempistica rimangono inosservati.

Vai con ciò che è noto come Interpretazione di Copenaghen Nella fisica quantistica, il sistema invisibile esiste in uno stato di tutte le possibilità finché non viene osservato il suo stato finale. La particella è emessa e non emessa. Contatore Geiger attivo e non attivo. La fiala del veleno è rotta, non in frantumi. E il gatto è vivo e morto.

Questo camuffamento mortale è quasi impossibile da visualizzare ma è facilmente rappresentabile Equazione ondulatoria di Schrödinger.

Quasi un secolo dopo, quello di Schrödinger non è più uno scherzo. È stato osservato non solo in piccole molecole ma in intere molecole (per non parlare di gruppi di migliaia di atomi). Possiamo manipolare la scatola per assicurarci che il gatto non muoia mai. Possiamo persino armeggiare con l’impostazione per separare il gatto. Infatti, intere tecnologie si fondano sugli stessi principi degli oggetti in stati di sovrapposizione.

Anche se nessun vero gatto è mai stato minacciato da un esperimento quantistico – a causa della morale, sai – la teoria rimane semplice. Oggetti di grandi dimensioni come gatti, o addirittura umani, elefanti o persino dinosauri, possono esistere in stati di sovrapposizione allo stesso modo di elettroni, quark e fotoni.

La matematica non lascia spazio a dubbi, tuttavia, osservare gli effetti di una presenza così nebulosa su così vasta scala è tutta un’altra storia.

A livello atomico, si può vedere una sfumatura di destini non realizzati con attrezzature abbastanza primitive. Man mano che le proprietà degli oggetti crescono, diventa più difficile ricavare empiricamente le firme della sovrapposizione.

In quest’ultimo esperimento, il risonatore di onde sonore acute, o habar, come un gatto 16,2 µg. Ciò che gli manca in baffi e sbuffi di pesce, compensa il fatto che può ronzare su un breve intervallo di frequenze quando è alimentato da una corrente.

“Sovrapponendo i due stati di oscillazione nel cristallo, abbiamo effettivamente creato un gatto di Schrödinger del peso di 16 microgrammi”, Lui dice L’autore principale e fisico dell’ETH di Zurigo Yiwen Chu.

Per i ruoli dell’atomo radioattivo, del contatore Geiger e del veleno, il Team A Inviareun circuito superconduttore che fungeva da fonte di alimentazione per l’esperimento, il sensore e la sovrapposizione.

Collegare i due insieme ha permesso ai ricercatori di mettere in moto l’HBAR in modo che le sue vibrazioni tremassero in due fasi contemporaneamente, un fenomeno che era di nuovo in trasmissione.

Quanto potrebbero essere grandi gli esperimenti futuri è una domanda aperta. In pratica, spingere i limiti delle dimensioni sulla sovrapposizione può portare a nuovi modi per rendere la tecnologia quantistica più potente o costituire la base di strumenti più sensibili per studiare la materia e l’universo.

Fondamentalmente, ci sono ancora domande su cosa significhi per la materia essere in sovrapposizione. Nonostante decenni di progressi nel rendere la meccanica quantistica più precisa, c’è Non è ancora chiaro Perché l’apertura della scatola dovrebbe fare la differenza per il destino del gatto di Schrödinger.

Cosa significhi trasformare forse in realtà rimane tanto un mistero della fisica delle particelle quanto quando Schrödinger ha inventato la sua assurda idea di un gatto che non dovrebbe essere.

Questa ricerca è stata pubblicata in Scienze.