Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Przetestowali nietestowalne? Grawitacja nie powoduje utraty superpozycji?

Recommended Posts

Jak wiemy z teorii kwantowej, cząstki mogą jednocześnie przyjmować dwa różne stany. To superpozycja. Podręczniki mówią, że akt obserwacji czy też pomiaru stanu cząstek, prowadzi do kolapsu funkcji falowej, czyli zniszczenia superpozycji, i cząstka zajmuje tylko jedną lokalizację. Fizycy spierają się, jak do tego dochodzi. Teraz jedno z najpowszechniej przyjętych wyjaśnień, które zakłada rolę grawitacji w kolapsie, otrzymało poważny cios w postaci badań przeprowadzonych w słynnym włoskim Laboratorium Narodowym Gran Sasso.

Hipoteza o roli grawitacji bierze swoje początki w pracach dwóch węgierskich fizyków, Károlyházego Frigyesa w latach 60. i Lajosa Diósiego w latach 80. Podstawę ich teorii stanowi stwierdzenie, że pole grawitacyjne obiektu wykracza poza teorię kwantową. Gdy cząstka zostaje wprowadzona w superpozycję, jej pole grawitacyjne próbuje tego samego, lecz nie jest w stanie długo jej utrzymać. Dochodzi do kolapsu, który pociąga za sobą kolaps superpozycji cząstki. Wielkim zwolennikiem grawitacyjnego kolapsu – który rezygnuje z antropocentrycznej koncepcji obserwatora – jest wybitny matematyk Roger Penrose.

Od dawna twierdzi on, że spontaniczne załamanie superpozycji, a więc lokalizacja cząstki, ma związek z geometrią czasoprzestrzeni, zatem z grawitacją. Stwierdził on wprost, że do załamania superpozycji dochodzi, gdy mamy do czynienia z sytuacjami, które w dostatecznym stopniu różnią się geometrią czasoprzestrzeni.

Dotychczas jednak wydawało się, że nie jest możliwe przeprowadzenie badań dowodzących prawdziwości powyższej teorii. Sam Diosi, który jest jednym ze współautorów eksperymentu w Gran Sasso, mówi, że przez 30 lat był "krytykowany we własnym kraju za spekulacje na temat czegoś, czego nie można przetestować".

Najnowsze osiągnięcia nauki umożliwiły jednak to, co do niedawna było niemożliwe. Naukowcy stwierdzili, że cząstka, która podlega kolapsowi, gwałtownie zmieni pozycję, co doprowadzi do ogrzania systemu, którego jest częścią. To tak, jakby dodatkowo ją popchnąć, mówi współautor badań Sandro Donadi. Jeśli taka cząstka ma ładunek, wyemituje ona foton. Jeśli zaś będziemy mieli całą grupę cząstek w superpozycji, dojdzie do zgodnej emisji.

Grupa Diosiego, chcąc przetestować taką ideę, stworzyła detektor z dużego kryształu germanu, który miał wykrywać nadmiarową emisję promieniowania gamma oraz rentgenowskiego z jąder germanu. Kryształ został otoczony ołowianą osłoną, a eksperyment przeprowadzono w Gran Sasso, 1,4 kilometra pod powierzchnią ziemi, co miało osłonić całość od innych zakłóceń. W czasie 2 miesięcy badań detektor zarejestrował 576 fotonów. To niewiele więcej niż przewidywane dla tego eksperymentu 506 fotonów.
Tymczasem model Penrose'a przewidywał, że pojawi się 70 000 takich fotonów. Powinniśmy zarejestrować kolapsy, ale ich nie odnotowaliśmy, zauważa biorąca udział w badaniach Cătălina Curceanu z Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Rzymie. To zaś wskazuje, że nie dochodzi do spontanicznego kolapsu pod wpływem samej tylko grawitacji.

Jednak, jak zauważa Ivette Fuentes z University of Southampton, żeby potwierdzić uzyskane wyniki należy sztucznie stworzyć superpozycje, a nie polegać na naturalnie zachodzących procesach. Jej zespół pracuje obecnie nad stworzeniem superpozycji 100 milionów atomów sodu.

Sam Penrose pochwalił eksperyment, jednak dodał, że nie jest on wystarczający do przetestowania prawdziwości jego modelu. Uczony zauważa, że nie jest zwolennikiem teorii o gwałtownej zmianie pozycji cząstki, gdyż może to powodować, że wszechświat zyskuje lub traci energię, co narusza podstawy fizyki. Penrose dodaje, że w czasie przerwy spowodowanej pandemią udoskonalał swój model. W jego wyniku nie powstaje ciepło czy promieniowanie, dodaje.

Fizyk teoretyczny Maaneli Derakhshani z Rutgers University mówi, że nawet jeśli sama grawitacja powoduje kolaps, to cały proces jest bardziej złożony niż pierwotny model Penrose'a.

Praca Underground test of gravity-related wave function collapse opublikowana została na łamach Nature Physics.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hmm. Kusi mnie żeby to wierszem opisać. Ale język nie nawykły nie dość giętki jest.

Gdzie pole się rozpościera,

tam energia z prędkością c dociera.

Gdy czyjeś oczy na pole spojrzą,

impuls w nim dojrzą.

Lecz nie zawsze energia błyska,

czasem oczy patrzą, a tu pustka.

Cząstką błysk ten nazywają, 

i nie wiedzą że sami go przyzywają.

Nic tam kolapsowi nie ulega, 

jeno pole do obserwatora mruga.

Pierwszy wiersz w życiu jaki napisałem :) Czas 5-10 minut.

Edited by thikim
  • Sad 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hm, jakby to powiedzieć. Mam żal do Twojego nauczyciela j.polskiego. Nie rób tego więcej, proszę, ja zbyt wrażliwy jestem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Obawiam się że nie posłucham Twojej prośby czym zapewne w Twoim mniemaniu usprawiedliwisz to że wyjdziesz na ulicę bić ludzi - no bo jakoś trzeba odreagować swoją wrażliwość.
Tym sposobem (który proponujesz) nikt nigdy by żadnego języka nie pojął. Także Ty języka polskiego. Bo nauka to jest ciąg nieudanych prób. Nawet Nauka to jest ciąg nieudanych teorii.
Chętnie oczywiście zobaczę pierwszy Twój wiersz :) chociaż to odbiega od tematu.

 

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 minut temu, thikim napisał:

Chętnie oczywiście zobaczę pierwszy Twój wiersz

I tu się różnimy. Nigdy nie zobaczysz mojego pierwszego wiersza. Obiecuję. Powiedzmy że to taki mój dar dla świata i Ciebie w szczególności, żebyś nie musiał przechodzić przez traumę, jaką mi zafundowałeś.

 

 

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Resweratrol, polifenol występujący głównie w skórkach winogron, ale także w orzeszkach ziemnych czy owocach morwy i czarnej porzeczce, pomaga zachować masę i siłę mięśni szczurów wystawionych na oddziaływanie warunków grawitacyjnych przypominających Marsa.
      Mikrograwitacja osłabia mięśnie i kości. Po zaledwie 3 miesiącach w kosmosie ludzkie mięśnie płaszczkowate zmniejszają się o 1/3. Towarzyszy temu utrata włókien wolnokurczliwych, których potrzebujemy dla wytrzymałości - wyjaśnia dr Marie Mortreux z Harvardzkiej Szkoły Medycznej.
      By umożliwić astronautom bezpieczne odbywanie długich misji na Marsie, trzeba więc opracować strategie ograniczania negatywnego wpływu na mięśnie.
      Kluczowe będą strategie dietetyczne, zwłaszcza że astronauci podróżujący na Marsa nie będą mieli dostępu do maszyn do ćwiczeń takich jak na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
      Świetnym kandydatem wydaje się resweratrol, który poddawano wielu badaniom pod kątem właściwości przeciwzapalnych, antyoksydacyjnych czy przeciwcukrzycowych.
      Ponieważ u szczurów wykazano, że w warunkach całkowitego odciążenia będącego analogiem mikrograwitacji podczas lotu kosmicznego resweratrol pomaga zachować masę kostną i mięśniową, podejrzewaliśmy, że umiarkowana codzienna dawka polifenolu sprawdzi się również przy zapobieganiu spadkowi kondycji mięśni w warunkach grawitacyjnych Marsa.
      Oddając warunki grawitacyjne Marsa, naukowcy zastosowali podejście opracowane przez dr Mary Bouxsein dla myszy. Szczury w uprzęży podwieszano na łańcuszku z sufitu klatki.
      Podczas eksperymentu 24 samce szczurów przez 14 dni wystawiano na oddziaływanie grawitacji ziemskiej lub stanowiącej odpowiednik grawitacji z Marsa (40% grawitacji ziemskiej). W każdej grupie połowa gryzoni dostawała wodę z resweratrolem w dawce 150 mg/kg masy ciała dziennie. Reszta piła zwykłą wodę. Poza tym wszystkie zwierzęta jadły tę samą karmę.
      Co tydzień mierzono obwód łydki oraz siłę chwytu przedniej i tylnej łapy. Po upływie 2 tygodni przeprowadzono badanie histologiczne mięśni łydki.
      Tak jak oczekiwano, symulacja warunków z Marsa doprowadziła do osłabienia siły uchwytu, zmniejszenia obwodu łydki, masy mięśniowej i zawartości włókien wolnokurczliwych. Okazało się jednak, że suplementacja polifenolem sprawiła, że siła chwytu łap była niemal taka sama, jak u niesuplementowanych zwierząt z warunków ziemskich.
      Co ważne, resweratrol w pełni ochronił masę mięśniową (mięsień płaszczkowaty i brzuchaty) szczurów z symulowanych warunków z Marsa, a zwłaszcza ograniczył utratę włókien wolnokurczliwych. Ochrona nie była jednak całkowita; doszło bowiem do pewnego spadku obwodu łydki (spadła średnia powierzchnia przekroju włókien obu wymienionych mięśni).
      Resweratrol nie wpłynął ani na spożycie pokarmów, ani na całkowitą wagę ciała.
      Mortreux podkreśla, że wcześniejsze badania nad resweratrolem mogą pomóc w wyjaśnieniu uzyskanych wyników. Ważnym czynnikiem jest tu zapewne insulinowrażliwość. U zwierząt odciążonych bądź z cukrzycą resweratrol sprzyja wzrostowi mięśni, zwiększając insulinowrażliwość i wychwyt glukozy we włóknach mięśniowych. Ma to spore znaczenie dla astronautów, u których podczas lotów dochodzi do spadku insulinowrażliwości.
      Amerykanka dodaje, że nie bez znaczenia są też właściwości przeciwutleniające resweratrolu.
      Konieczne są dalsze badania, które pomogą ocenić wchodzące w grę mechanizmy, a także wpływ różnych dawek resweratrolu (do 700 mg/kg masy ciała dziennie) na samce i samice. Dodatkowo trzeba będzie ocenić, czy resweratrol nie wchodzi w niekorzystne interakcje z lekami podawanymi astronautom w czasie misji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W artykule, opublikowanym właśnie na łamach Physical Review Letters, grupa fizyków wysunęła hipotezę, że fale dźwiękowe... posiadają masę. To zaś by oznaczało, że mogą odczuwać bezpośredni wpływ grawitacji. Uczeni sugerują, że fonony w polu grawitacyjnym mogą posiadać masę. Można by się spodziewać, że zagadnienia z zakresu fizyki klasycznej, takie jak to, są od dawna rozstrzygnięte, mówi główny autor artykułu, Angelo Esposito z Columbia University. Wpadliśmy na to przypadkiem, dodaje.
      W ubiegłym roku Alberto Nicolis z Columbia University i Riccardo Penco z Carnegie Mellon University zasugerowali, że fonony mogą mieć masę w materii nadciekłej. Esposito i jego zespół twierdzą, że efekt ten można obserwować też w innych ośrodkach, w tym w zwykłych płynach, ciałach stałych oraz w powietrzu.
      Mimo, że masa niesiona przez fonon jest niewielka i wynosi około 10-24 grama, może być mierzalna. Jednak, jeśli próbujemy ją zmierzyć, okaże się że jest ona ujemna, zatem fonon będzie „spadał do góry”, czyli oddalał się od źródła grawitacji.
      Gdyby ich masa była dodatnia, opadałyby w dół. Jako, że jest ujemna, opadają w górę, mówi Riccardo Penco. Przestrzeń na jakiej „opadają” jest równie niewielka, co ich masa i zależy od medium, przez który fonon się przemieszcza. W wodzie, gdzie dźwięk przenosi się z prędkością 1,5 kilometra na sekundę, ujemna masa fononu powoduje, że odchylenie wynosi 1 stopień na sekundę. Taki odchylenie bardzo trudno zmierzyć.
      Nie jest to jednak niemożliwe. Zdaniem Esposito można by tego dokonać w ośrodku, w którym dźwięk przemieszcza się bardzo wolno. Wykonanie pomiaru powinno być możliwe np. w nadciekłym helu, gdzie prędkość dźwięku może spaść do kilkuset metrów na sekundę. Alternatywnym sposobem dla poszukiwania miniaturowych skutków przechodzenia fononu przez egzotyczne ośrodki może być szczegółowe badania bardzo intensywnych fal dźwiękowych.
      Z wyliczeń zespołu Esposito wynika, że trzęsienie ziemi o sile 9 stopni powinno uwolnić tyle energii, że zmiana przyspieszenia dźwięku w polu grawitacyjnym powinna być mierzalna za pomocą zegarów atomowych. Co prawda obecnie dostępna technologia nie jest wystarczająco czuła, by wykryć pole grawitacyjne fal sejsmicznych, ale w przyszłości powinno być to możliwe.
      Zanim nie przeczytałem tego artykułu, sądziłem, że fale dźwiękowe nie przenoszą masy, mówi Ira Rothstein z Carnegie Mellon University. To ważne badania, gdyż okazuje się, że w fizyce klasycznej, o której sądzimy, że ją rozumiemy, można znaleźć coś nowego. Wystarczy dokładnie się przyjrzeć, by znaleźć niezbadane obszary.
      Esposito nie wie, dlaczego dotychczas nikt nie wpadł na ten pomysł, co jego zespół. Może dlatego, że zajmujemy się fizyką wysokich energii, więc grawitacja to nasz chleb powszedni. To nie żadne teoretyczne czary-mary. Można było wpaść na to już przed wielu laty.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Instytut Radioastronomii im. Maxa Plancka w Bonn zaproponowali nowy eksperyment, dzięki któremu mamy dowiedzieć się więcej na temat interakcji pomiędzy ciemną materią, a materią. Ich propozycja została opublikowana na łamach Physical Review Letters.
      Przed około 400 laty Galileusz stwierdził, że w polu grawitacyjnym ziemi wszystkie ciała doświadczają takiego samego spadku swobodnego. Niedawno przeprowadzony eksperyment z użyciem satelity potwierdził uniwersalność swobodnego spadku w polu grawitacyjnym Ziemi z dokładnością 1:100 bilionów.
      Takie eksperymenty pozwalają jednak przetestować tylko uniwersalność zasady swobodnego spadku w odniesieniu do materii. Tymczasem zwykła materia stanowi niewielką część materii wszechświat.
      Jako, że nie znamy natury ciemnej materii, nie wiemy w jaki sposób może ona oddziaływać z materią, jakie siły wchodzą tutaj w rachubę. Czy interakcja pomiędzy materią a ciemną materią odbywa się za pomocą czterech znanych rodzajów oddziaływań podstawowych (grawitacyjne, elektromagnetyczne, silne, słabe) czy też mamy tu do czynienia z hipotetycznym dodatkowym oddziaływaniem, nazwanym „piątą siłą”.
      Naukowcy z Bonn proponują zweryfikowanie istnienia „piątej siły” za pomocą gwiazdy neutronowej. Są dwa powody, dla których pulsar w układzie podwójnym pozwala na przeprowadzenie nowatorskich badań oddziaływania pomiędzy materią a ciemną materią. Po pierwsze, gwiazda neutronowa składa się z materii, której nie możemy odtworzyć w laboratorium. Jest ona wielokrotnie bardziej gęsta niż jądro atomowe, złożona niemal w całości z neutronów. Ponadto niezwykle silne pola grawitacyjne wewnątrz gwiazdy neutronowej, miliard razy silniejsze niż pole grawitacyjne Słońca, może znakomicie wzmacniać interakcje z ciemną materią, mówi Lijing Shao z Instytutu im. Maxa Plancka.
      Orbity pulsarów w układach podwójnych można precyzyjnie mierzyć. W niektórych przypadkach znamy orbitę takiej gwiazdy z dokładnością większą niż 30 metrów.
      Zespół naukowy z Bonn postanowił przetestować swój pomysł wykorzystując w tym celu pulsar PSR J1713+0740 oddalony od Ziemi o około 3800 lat świetlnych. To jeden z najbardziej stabilnych znanych nam pulsarów. Pojedynczy obrót wokół własnej osi zajmuje mu 4,6 milisekundy, a sam pulsar krąży wokół białego karła po niemal kołowej orbicie o okresie 68 dni. To dobry obiekt do badań, gdyż im większa orbita, tym bardziej ciemna materia powinna ją zakłócać. Jeśli swobody spadek w polu grawitacyjnym ciemnej materii jest inny niż w polu grawitacyjnym białego karła (materia), to z czasem powinno dochodzić do deformacji orbity pulsara.
      Przez ponad 20 lat precyzyjnych pomiarów prowadzonych za pomocą teleskopu Effelsber i innych radioteleskopów, wykazano, że nie dochodzi do zmian orbity. A to z dużym prawdopodobieństwem oznacza, że pulsar jest w ten sam sposób przyciągany do ciemnej materii co do materii, stwierdził Norbert Wex.
      Naukowcy uważają, że jeszcze lepsze badania można przeprowadzić w miejscach gdzie, jak się przypuszcza, występuje dużo ciemnej materii. "Idealnym miejscem jest centrum galaktyki, które obserwujemy w ramach projektu Black Hole Cam. Gdy uruchomiony zostanie teleskop Square Kilometre Array będziemy mogli przeprowadzić niezwykle precyzyjne testy", mówi Michael Kramer.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół złożony z naukowców z czterech uczelni wyższych dokonał przełomu, który może przyczynić się do powstania komputerów kwantowych zbudowanych z... krzemu.
      Uczeni z University of Surrey, University College London, Herriot-Watt University oraz Instytutu Fizyki Plazmy z Utrechtu byli w stanie, po raz pierwszy w historii, kontrolować w krzemie zdolność elektronu do przebywania w dwóch miejscach jednocześnie.
      Elektron umieszczono w dwóch różnych miejscach za pomocą niezwykle intensywnych, krótkotrwałych impulsów lasera pracującego w dalekiej podczerwieni. W ten sposób, dzięki laserowi Dutch Felix stworono kwantową superpozycję elektronu.
      Oznacza to, że zbudowanie bazującego na krzemie komputera kwantowego może być w zasięgu ręki - powiedział profesor Ben Murgin z University of Surrey. W najbliższych latach mogą powstać pierwsze urządzenia dokonujące obliczeń dzięki nowej technice opracowanej przez brytyjsko-holenderski zespół.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Z mechaniki kwantowej znamy pojęcie superpozycji, czyli dwóch różnych stanów lub pozycji jednocześnie przyjmowanych przez obiekt. Superpozycja to niezwykle delikatny stan, który może zostać "zniszczony" przez jakikolwiek kontakt ze światem zewnętrznym. Dlatego też zjawisko superpozycji występuje w fizyce kwantowej, ale nie obserwujemy go już w naszym świecie. Wiemy, że atomy czy kwanty mogą znajdować się superpozycji. Obecnie największymi obiektami, które udało się naukowcom wprowadzić w stan superpozycji są molekuły.
      Oriol Romero-Isar z Instytutu Maksa Plancka uważa jednak, że może wraz ze swoim zespołem wprowadzić w stan superpozycji niewielkie formy życia. Wcześniej jednak jako eksperymentalny model posłuży wirus grypy, gdyż jest on w stanie przetrwać w próżni, a więc można przeprowadzić eksperyment, nie obawiając się, że superpozycja zostanie zaburzona przez cząsteczki powietrza.
      Uczeni chcą użyć skrzyżowanych promieni dwóch laserów. W miejscu krzyżowania się światła powstaje "zagłębienie optyczne", w którym zostanie uwięziony wirus. Następnie, dzięki odpowiednio dobranej częstotliwości promieni, fotony będą absorbowały energię wibrującego wirusa z okolicy jego środka ciężkości tak długo, aż mikroorganizm znajdzie się w najniższym możliwym stanie energetycznym. Gdy już tak się stanie, będzie gotowy do przyjęcia superpozycji. Tę można uzyskać wysyłając foton w kierunku pułapki. Foton zostanie jednocześnie odbity od pułapki i trafi do niej, wprowadzając ją w superpozycję. To z kolei powinno spowodować, że uwięziony wirus będzie jednocześnie znajdował się w najniższym stanie energetycznym i jakimś wyższym stanie energetycznym.
      Opracowali naprawdę sprytny eksperyment i, jak sądzę, możliwy do przeprowadzenia - chwali swoich niemieckich kolegów Peter Knight z Imperial College London.
      Romero-Isart już spekuluje, że podobnemu eksperymentowi uda się poddać niesporczaki, bardzo małe zwierzęta wodne, które są w stanie przeżyć w bardzo niekorzystnych warunkach.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...