Der kan være et korn af håb om fysikens mest berømte dødsdømte katte, Schrödingers kat.
I det bisarre tankeeksperiment, der symboliserer den underlige tilstand af subatomære partikler i kvantefysik, er en kat, der er begrænset til en kasse, både død og levende, indtil kassen åbnes, på hvilket tidspunkt katten enten falder død eller glæder sig heldigvis væk.
Det troede man engang, at dette sandhedens øjeblik var øjeblikkelig og fuldstændig uforudsigelig. Men i en undersøgelse, der blev offentliggjort 3. juni i tidsskriftet Nature, kunne Yale-fysikere se Schrödingers kat i aktion, forudsige kattens skæbne og endda redde katten fra en utidig død.
Med denne nye konstatering var fysikerne i stand til at "stoppe processen og vende katten tilbage til sin levende tilstand," fortæller Michel Devoret, en fysiker ved Harvard og en af studiens medforfattere til Live Science.
I fysik er Schrödingers kat et tankeeksperiment, hvor en kat er fanget i en kasse med en partikel, der har en 50-50 chance for at forfaldne. Hvis partiklen henfalder, dør katten; Ellers lever katten. Indtil du åbner kassen, har du dog ingen idé om, hvad der skete med katten, så han findes i en superposition af både død-og-levende tilstande, ligesom elektroner og andre subatomiske partikler samtidig findes i flere tilstande (såsom multiple energi niveauer), indtil de er observeret. Når en partikel observeres og tilfældigt vælger at besætte kun et energiniveau, kaldes det et kvantehopp. Fysikere troede oprindeligt, at kvantehopp var øjeblikkelig og diskret: Poof! Og pludselig er partiklen i en eller anden tilstand.
Men i 1990'erne begyndte flere fysikere at mistænke, at partiklerne følger en lineær bane, når de tager deres spring, inden de kom ind i deres endelige tilstand. På det tidspunkt havde fysikere ikke teknologien til at observere disse bane, sagde Todd Brun, en fysiker ved University of South California, som ikke var involveret i forskningen. Det er her Devoret og hans medforfattere kommer ind.
Yale-fysikerne skinte et skarpt lys på et atom og observerede, hvordan lyset spredt, mens kvantehoppet skete. De fandt ud, at kvantehopperne var kontinuerlige snarere end diskrete, og at springer til forskellige diskrete energiniveauer, der holdes til specifikke "flyve" -stier.
Når fysikerne kendte den specifikke tilstand, atomet nærmet sig, var de i stand til at vende denne flyvning ved at anvende en styrke i lige den rigtige retning med lige den rette styrke, sagde hovedforfatter og Yale University-fysiker Zlatko Minev. Korrekt identificering af typen af hopp var afgørende for at kunne vende flyvningen korrekt, tilføjede han. "Det er meget usikkert," sagde Minev til Live Science.
Nogle fysikere, som Brun, er ikke overraskede over fundet: "Dette er ikke anderledes end noget, nogen havde forudsagt," fortalte Brun til Live Science. "Det interessante er, at de gennemførte det eksperimentelt."
Den nye konstatering er særlig vigtig for forskningsfaciliteter som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), hvor fysikere observerer gravitationsbølger, sagde Devoret. På disse forskningsfaciliteter er partikelforudsigelighed, også kaldet kvantestøj, bane i forskernes bestræbelser på at foretage nøjagtige målinger.
"Som fysikere gerne vil sige, med kvantestøj, kan ikke engang Gud vide, hvad du vil måle," sagde Devoret. Ved hjælp af forskningen kan fysikere "dæmpe" kvantestøj og foretage mere nøjagtige målinger.
Partikler og Schrödingers katts skæbne vil altid være noget uforudsigelige på lang sigt, sagde Devoret. Han og hans medforfatteres vigtigste konstatering er, at deres skæbne kan observeres og forudsiges, når de sker.
"Det er lidt som vulkanudbrud," forklarede Devoret, "de er uforudsigelige på lang sigt. Men på kort sigt kan du se, hvornår man er ved at bryde ud."
