Fisikawan mendorong batas Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

[lordi]

Penelitian yang baru-baru ini diterbitkan mendorong batas-batas konsep kunci dalam mekanika kuantum. Studi dari dua tim yang berbeda menggunakan drum kecil untuk menunjukkan bahwa belitan kuantum, efek yang umumnya terkait dengan partikel subatomik, juga dapat diterapkan pada sistem makroskopik yang jauh lebih besar. Salah satu tim juga mengklaim telah menemukan cara untuk menghindari prinsip ketidakpastian Heisenberg.

Satu pertanyaan yang ingin dijawab oleh para ilmuwan berkaitan dengan apakah sistem yang lebih besar dapat menunjukkan keterjeratan kuantum dengan cara yang sama seperti yang mikroskopis. Mekanika kuantum mengusulkan bahwa dua benda dapat menjadi "terjerat", di mana sifat-sifat satu benda, seperti posisi atau kecepatan, dapat dihubungkan dengan sifat-sifat lainnya.

Eksperimen yang dilakukan di Institut Standar dan Teknologi Nasional AS di Boulder, Colorado, yang dipimpin oleh fisikawan Shlomi Kotler dan rekan-rekannya, menunjukkan bahwa sepasang membran aluminium bergetar, masing-masing panjangnya sekitar 10 mikrometer, dapat dibuat bergetar secara sinkron, dalam sedemikian rupa sehingga mereka dapat digambarkan sebagai terjerat kuantum. Tim Kotler memperkuat sinyal dari perangkat mereka untuk "melihat" keterjeratan dengan lebih jelas. Mengukur posisi dan kecepatan mereka menghasilkan angka yang sama, menunjukkan bahwa mereka memang terjerat.

https://youtu.be/a8FTr2qMutA

Menghindari prinsip ketidakpastian Heisenberg?

Eksperimen lain dengan drum kuantum - masing-masing seperlima lebar rambut manusia - oleh tim yang dipimpin oleh Prof. Mika Sillanp di Universitas Aalto di Finlandia, berusaha menemukan apa yang terjadi di area antara perilaku kuantum dan non-kuantum. Seperti peneliti lain, mereka juga mencapai keterjeratan kuantum untuk objek yang lebih besar, tetapi mereka juga membuat penyelidikan yang menarik untuk mengatasi prinsip ketidakpastian Heisenberg.

Model teoretis tim dikembangkan oleh Dr. Matt Woolley dari University of New South Wales. Foton dalam frekuensi gelombang mikro digunakan untuk membuat pola getaran yang disinkronkan serta untuk mengukur posisi drum. Para ilmuwan berhasil membuat drum bergetar dalam fase yang berlawanan satu sama lain, mencapai "gerakan kuantum kolektif."

Penulis utama studi tersebut, Dr. Laure Mercier de Lepinay, mengatakan: "Dalam situasi ini, ketidakpastian kuantum dari gerakan drum dibatalkan jika kedua drum diperlakukan sebagai satu entitas mekanika kuantum."

Efek ini memungkinkan tim untuk mengukur posisi dan momentum drumhead virtual secara bersamaan. "Salah satu drum merespon semua kekuatan drum lainnya dengan cara yang berlawanan, semacam dengan massa negatif," jelas Sillanp.

Secara teoritis, ini seharusnya tidak mungkin di bawah prinsip ketidakpastian Heisenberg, salah satu prinsip mekanika kuantum yang paling terkenal. Diusulkan pada tahun 1920-an oleh Werner Heisenberg, prinsip umumnya mengatakan bahwa ketika berhadapan dengan dunia kuantum, di mana partikel juga bertindak seperti gelombang, ada ketidakpastian yang melekat dalam mengukur posisi dan momentum partikel pada saat yang sama. Semakin tepat Anda mengukur satu variabel, semakin banyak ketidakpastian dalam pengukuran variabel lainnya. Dengan kata lain, tidak mungkin untuk secara bersamaan menunjukkan nilai pasti dari posisi dan momentum partikel.

Skeptisisme kuantum

Ahli astrofisika kontributor Big Think, Adam Frank, yang dikenal dengan podcast 13.8, menyebut ini "makalah yang sangat menarik karena menunjukkan bahwa mungkin untuk membuat sistem terjerat yang lebih besar yang berperilaku seperti objek kuantum tunggal. Tetapi karena kita sedang melihat satu objek kuantum. , pengukuran tidak benar-benar tampak bagi saya untuk bener benar 'menghindari' prinsip ketidakpastian, seperti yang kita ketahui bahwa dalam sistem terjerat, pengamatan satu bagian membatasi perilaku bagian lain."

Ethan Siegel, juga seorang astrofisikawan, berkomentar, "Pencapaian utama dari karya terbaru ini adalah bahwa mereka telah menciptakan sistem makroskopik di mana dua komponen berhasil terjerat secara mekanika kuantum melintasi skala panjang besar dan dengan massa besar. Tetapi tidak ada penghindaran mendasar dari Prinsip ketidakpastian Heisenberg di sini; setiap komponen individu persis sama tidak pastinya dengan yang diprediksi oleh aturan fisika kuantum. Meskipun penting untuk mengeksplorasi hubungan antara belitan kuantum dan berbagai komponen sistem, termasuk apa yang terjadi ketika Anda memperlakukan kedua komponen bersama-sama sebagai satu kesatuan. sistem, tidak ada yang telah ditunjukkan dalam penelitian ini yang meniadakan kontribusi terpenting Heisenberg pada fisika."