قطط شرودنغر على المستوى المكروي

صنع قطة شرودينغر الكبيرة: باحثوا الفيزياء الكمية يقومون بدفع الحدود التجريبية، عبر اختبار نظرية مجهرية على الأجسام الكبيرة
منذ أن قدم ايروين شرودينغر أحد علماء النظرية الكمية تجربته الذهنية الشهيرة، و المعروفة باسم “قطة شرودينغر”، حاول الفيزيائيون حول العالم تكوين نظم كبيرة و مرئية، تظهر لنا كيف تعمل قوانين الميكانيك الكمومي و تطبق على الأشياء المرئية في حياتنا اليومية.

و قام باحثون من جامعة كالغاري مؤخراً بعمل خطوة كبيرة في هذا المجال، عبر تكوين نظام كبير يعرف بالمجال المرئي و الذي يتواجد بحالتين أساسيتين و بنفس الوقت، و حتى هذا الوقت، فإن العلماء لم يكونوا قادرين إلا على تكوين آثار كمومية معينة و على مقاييس صغيرة.

و قد قام كل من البروفيسور أليكس لفوفسكي و البروفيسور المساعد كريستوف سيمون، من قسم العلوم الفلكية بالجامعة، بنشر نتائج بحثهم في العدد الأخير من مجلة (Nature Physics).

فهم تجربة “قطة شرودينغر” Understanding Schrodinger’s Cat

بالمقارنة مع التجارب في حياتنا اليومية و بالمجال المنظور، فإن الميكانيك الكمومي يسمح للجسيمات بأن تتواجد ضمن حالتين متناقضتين بنفس الوقت معاً، وهو المبدأ الفيزيائي الشهير المعروف بـ “التشابك الكمومي Quantum Superposition” (قد تترجم أيضاً التراكب الكمومي، أو التوضع المركب، و ذلك حسب المراجع العربية المختلفة) و نوى العناصر المشعة، على سبيل المثال، تستطيع أن تكون بحالة تفكك، و عدم تفكك، بنفس الوقت.

و عند تطبيق هذه القواعد الكمومية على الأجسام المرئية و الكبيرة، فإن العديد من النتائج الغريبة و الغير مقبولة سوف تظهر بالنسبة لنا، و من أجل تأكيد ذلك، فقد اقترح ايروين شرودينغر في عام 1935 تجربة ذهنية تتضمن قطة قد تموت بسبب آلية ميكانيكية يتم تفعيلها عبر تحليل نواة ذرية مشعة واحدة، فإذا كانت النواة بحالة تشاكه للتفكك و عدم التفكك، و إذا تم تطبيق قوانين الميكانيك الكمومي على جسم كبير كالقطة، فإن القطة بهذه الحالة ستكون ميتة و غير ميتة بنفس الوقت!

و في حين أن الأنظمة الكمومية المشابهة لتجربة “قطة شرودينغر” قد تم التمكن من إنجازها على المستويات الصغيرة و اللامرئية، فإن تطبيق هذه المبادئ على الأجسام الكبيرة في حياتنا اليومية هو أمر صعب التحقيق و الإنجاز حتى يومنا هذا.

“هذا الأمر صعب كون الأجسام الكمومية الكبيرة هشة بدرجة كبيرة، و تميل للتفكك عندما تكون مرتبطة بأي تفاعل مع البيئة المحيطة” كما يوضح البروفيسور لفوفسكي.

الفوتونات تساعد في توضيح التناقض Photons to illuminate the Paradox

إن الإنجاز الكبير الذي تم تحقيقه عبر علماء الفيزياء الكمومية في جامعة كالغاري، هو أنهم أصبحوا قادرين على اختراع حالة كمومية للضوء، الذي يتكون من مئات الملايين الفوتونات , و التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة. و بحالة تجربتهم، فإن العناصر “الميتة” و “الحية” – المشابهة للقطة في تجربة شرودينغر – تستجيب للحالات الكمومية التي تختلف عبر عشرات آلاف الفوتونات.

“إن قوانين الميكانيك الكمومي و التي تضبط العالم المجهري، تختلف بشكل كبير عن الفيزياء الكلاسيكية و التي تتحكم بالأجسام الكبيرة، مثل الكائنات الحية” كما يوضح لفوفسكي، و يتابع حديثه :” إن التحدي يكمن في فهم أن يتم رسم الحد، و اكتشاف إمكانية وجود هذا الحد بشكل عام. هذه هي الأسئلة التي تحاول تجربتنا الإجابة تسليط الضوء عليها”. كما يقول لفوفسكي.

و في حين أن الاكتشاف الذي حققه العلماء يعتبر واعداً، فإن الكاتب المساعد في البحث، الدكتور سيمون، يعترف أنه لا يزال هناك العديد من الأسئلة التي لم يتم الإجابة عليها.

” إلى الآن، لازلنا بعيدين جداً عن إمكانية تنفيذ التجربة على قطة حقيقية، و لكن هذه النتائج تقترح أنه يوجد إمكانية تقدم كبيرة بهذا المجال”. كما يوضح الدكتور سيمون.

ترجمة: ماريو رحال
مراجعة: Jamal Novelty

المصدر:
http://phys.org/news/2013-07-big-schroedinger-cats-quantum-boundary.html