양자역학의 수수께끼를 풀기위한 실험

양자 혁명은 결코 끝나지 않았다.

물리학 자들은 그 어느 때보다 더 큰 물체에서 중첩의 양자 특성을 관찰하려고 합니다. 고전 물리학의 세계에서 가장 작은 규모의 작은 입자는 일반적인 규칙을 따르지 않습니다. 입자는 때때로 파도처럼 작동하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 때때로 그것들은 한 번에 두 곳에 존재하는 것처럼 보입니다. 그리고 때로는 그들이 어디에 있는지조차 알 수 없습니다. 넬 보어와 그의 추종자들과 같은 일부 물리학 자들에게 양자 역학을 둘러싼 논쟁은 1930 년대에 어느 정도 해결되었습니다. 그들은 양자 세계가 확률에 따라 이해될 수 있다고 믿었습니다. 입자를 조사할 때 한 가지 일을 할 기회가 있고 다른 일을 할 가능성이 있습니다. 그러나 알버트 아인슈타인이 이끄는 다른 파벌들은 양자 세계에 대한 설명에 완전히 만족하지 못했고 원자 영역을 설명하는 새로운 이론이 등장하기 시작했습니다. 이제, 거의 한 세기 후, 물리학의 증가는 종종 보어의 양자 이론의 다른 사람들의 해석에서 유래되고 양자 물리학의 교과서 버전과 더 이상 이견 없는 코펜하겐의 해석에 의존합니다. 이 아이디어는 동전 던지기와 비슷하지만 결과를 보기 전에 동전을 앞면과 뒷면으로 생각할 수 있습니다. 보기 또는 측정하는 행위는 동전을 한 상태 또는 다른 상태로 "붕괴"하도록 강제합니다. 그러나 새로운 세대의 연구자들은 측정이 애초에 붕괴를 일으키는 이유를 재고하고 있습니다. TEQ 협업으로 알려진 새로운 실험은 이상한 양자 세계와 당구공 및 발사체의 일반적인 고전 세계 사이의 경계를 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. TEQ (양자 역학의 대규모 한계 테스트) 연구원은 내년에 나노미터 크기의 이산화규소 또는 석영을 공중에 띄울 장치를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 과학자들이 이전에 양자 역학을 증명하기 위해 사용한 입자. 물체는 얼마나 크고 여전히 양자 행동을 나타낼 수 있습니까? 야구공은 전자처럼 행동하지 않습니다. 공이 왼쪽 필드와 오른쪽 필드로 동시에 날아가는 것을 볼 수는 없습니다. 하지만 나노 크기의 석영 조각은 어떻습니까? 원자 수준에서 물질이 어떻게 작동하는지 파악하려는 새로운 노력은 부분적으로는 양자 컴퓨터와 같은 기술 발전에 대한 관심과 새로운 이론 물리학 해석에 대한 지원 증가에 기인합니다. 이러한 대안 중 하나는 지라디-리미니-웨버 이론 또는 GRW로 알려져 있으며, 1980 년대에 이론을 구체화 한 세 물리학 자의 이름을 따서 명명되었습니다. GRW에서 미세 입자는 중첩으로 알려진 여러 상태로 동시에 존재하지만 코펜하겐 해석과 달리 자발적으로 단일 양자 상태로 붕괴할 수 있습니다. 이론에 따르면, 물체가 클수록 중첩되어 존재할 가능성이 적기 때문에 인간 규모의 물질은 주어진 시간에 한 상태에만 존재하며 고전 물리학으로 설명할 수 있습니다. GRW에서 붕괴는 단위 시간당 입자 당 고정된 확률로 무작위로 발생합니다. 라고 뉴욕대학의 물리학 철학자 인 팀 모우 들린 은 말합니다. 반면에 코펜하겐 이론에서 붕괴는 측정이 이루어질 때만 발생하므로 측정이 발생할 때와 측정 대상 모두에 대해 명확한 물리적 기준이 필요합니다. 그리고 그것은 이론이 결코 제공하지 않는 것입니다. GRW는 붕괴가 그 자체를 측정하는 행위에만 국한된 것이 아니라 미세한 입자가 언제든지 붕괴될 확률이 있으며 붕괴가 발생할 가능성이 훨씬 더 높다는 점을 제시함으로써 이 "측정 문제"를 설명합니다. GRW는 붕괴 모델의 한 종류이며, 물리학 자들이 이 붕괴를 실제로 측정할 수 있다면, "그러면 붕괴 모델이 옳다는 것을 암시할 것"이라고 유니버시티 콜리지 런던의 물리학자인 피터 베이커는 말합니다. 양자 역학이 끝나고 고전 역학이 시작되는 곳이라고 말할 수 있습니다. 놀랍습니다. 베이커는 GRW 및 양자 붕괴에 대한 이러한 아이디어를 테스트에 적용할 TEQ 협업 그룹의 일원입니다. 사람 머리카락 너비의 1 천분의 1에 해당하는 작은 석영 조각은 전기장에 매달려 원자 진동이 거의 절대 영도에 가까워지는 차갑고 밀폐된 공간에 갇히게 됩니다. 그런 다음 과학자들은 석영에 레이저를 발사하고 빛의 산란이 물체가 움직이는 신호를 나타내는지 확인합니다. 이산화규소의 움직임은 붕괴를 나타낼 수 있으며, 이는 실험이 GRW 예측을 강력하게 확인하게 만들 것입니다. 과학자가 붕괴에서 예측된 신호를 보지 못한다면 실험은 입자의 양자 세계에 대한 귀중한 정보를 제공할 것입니다. 일상적인 물건의 고전적인 세계. 어느 쪽이든, 그 발견은 양자 물리학의 비약적인 도약이 될 수 있습니다. 실험은 쉽지 않을 것입니다. 절대 0에 가까운 정확한 장치는 모든 불확실성을 제거할 수 없으며, 관련된 과학자들은 그들이 보는 것을 양자 운동에 귀속시키기 전에 부상된 입자의 운동에 대한 다른 평범한 물리학 설명을 배제해야 합니다. 물리학 자들은 측정하는 에너지 신호의 종류를 "노이즈"라고 부르며, 민감한 실험에 영향을 미칠 수 있는 배경 노이즈 소스에서 "붕괴 노이즈"를 분리하는 것은 매우 어려울 것입니다. 그리고 측정 자체가 입자를 가열하는 데 도움이 되지 않아 연구자들이 찾고 있는 바로 그 양자 운동을 구별하기 어렵게 만듭니다. 이러한 불확실성에도 불구하고 TEQ 물리학 자들은 현재 장치를 구축하고 테스트하고 있으며, 모두 영국 사우스 햄튼 대학에서 1 년 이내에 가장 민감한 버전의 실험을 실행할 것입니다. 그들은 마침내 양자 행동을 직접 볼 수 있는 기회를 갖게 되고, 그렇지 않다면 양자 역학의 한계를 뛰어넘어 어떤 종류의 양자 행동 이 일어나지 않는지 밝혀 줄 수 있습니다.