Může být zrnko naděje pro nejslavnější kočku s odsouzeným k zániku fyziky, Schrödingerovu kočku.
V experimentu s bizarním myšlením symbolizujícím podivný stav subatomických částic v kvantové fyzice je kočka uzavřená v krabici mrtvá a živá, dokud se krabička neotevře. V tomto okamžiku kočka buď padne mrtvá, nebo se šťastně ohraničí.
Kdysi se myslelo, že tento okamžik pravdy je okamžitý a zcela nepředvídatelný. Ale ve studii zveřejněné 3. června v časopise Nature, mohli Yaleoví fyzici sledovat Schrödingerovu kočku v akci, předpovídat osud kočky a dokonce ji zachránit před předčasnou smrtí.
S tímto novým nálezem byli fyzici schopni „zastavit proces a vrátit kočku do svého živého stavu,“ řekl Live Science Michel Devoret, fyzik na Harvardu a jeden ze spoluautorů studie.
Ve fyzice je Schrödingerova kočka myšlenkovým experimentem, ve kterém je kočka uvězněna v krabici s částicí, která má šanci 50-50 se rozpadnout. Pokud se částice rozpadne, kočka zemře; jinak kočka žije. Dokud neotevřete krabici, nemáte ponětí, co se s kočkou stalo, takže existuje v superpozici jak mrtvých, tak živých stavů, stejně jako elektrony a další subatomické částice současně existují ve více stavech (jako je více energie) úrovně), dokud nejsou pozorovány. Když je částice pozorována a náhodně se rozhodne obsadit pouze jednu úroveň energie, nazývá se to kvantový skok. Fyzici si původně mysleli, že kvantové skoky jsou okamžité a diskrétní: Poof! A najednou je částice v jednom nebo druhém stavu.
V 90. letech však více fyziků začalo s podezřením, že částice následují lineární cestu, když jdou skokem, před vstupem do konečného stavu. V té době fyzici neměli technologii, která by sledovala tyto trajektorie, řekl Todd Brun, fyzik z University of Southern California, který se do výzkumu nezúčastnil. Tam přichází Devoret a jeho spoluautoři.
Fyzici Yale zářili jasným světlem na atomu a pozorovali, jak se světlo rozptýlilo, když došlo k kvantovému skoku. Zjistili, že kvantové skoky byly spíše spojité než diskrétní, a že skoky na různé úrovně diskrétní energie udržované na konkrétních „letových“ cestách.
Jakmile fyzikové znali konkrétní stav, ke kterému se atom přiblížil, byli pak schopni tento let zvrátit použitím síly správným směrem se správnou silou, uvedl hlavní autor a fyzik Yale University Zlatko Minev. Správná identifikace typu skoku byla rozhodující pro úspěšné obrácení letu, dodal. „Je to velmi nejisté,“ řekl Minev Live Science.
Někteří fyzici, jako je Brun, nejsou nálezem překvapeni: „To se neliší od všeho, co někdo předpověděl,“ řekl Brun Live Live. "Zajímavé je, že to provedli experimentálně."
Nové zjištění je zvláště významné pro výzkumná zařízení, jako je gravitační vlnová observatoř s laserovým interferometrem (LIGO), kde fyzici pozorují gravitační vlny, řekl Devoret. V těchto výzkumných zařízeních je nepředvídatelnost částic, také nazývaná kvantový šum, překážkou úsilí vědců o přesné měření.
"Jak fyzici rádi říkají, ani kvantový šum neumí ani Bůh vědět, co budete měřit," řekl Devoret. Pomocí výzkumu mohou fyzici „tlumit“ kvantový šum a provádět přesnější měření.
Částice a osud Schrödingerovy kočky budou z dlouhodobého hlediska vždy nepředvídatelné, řekl Devoret. Hlavním zjištěním on a jeho spoluautorů je to, že jejich osudy lze pozorovat a předvídat, když k nim dojde.
"Je to trochu jako sopečné erupce," vysvětlil Devoret, "z dlouhodobého hlediska jsou nepředvídatelné. Ale v krátkodobém horizontu uvidíte, kdy se někdo chystá vypuknout."
