Ahli fizik telah melihat ke dalam "kekosongan penuh" dan membuktikan bahawa ada sesuatu di sana

Mengikut mekanik kuantum, vakum - bukan sahaja ruang kosong. Sebenarnya, ia penuh dengan tenaga dan kuantum zarah, zarah kecil yang sentiasa muncul dan hilang juga, dan daun legasi dalam bentuk isyarat, yang kita panggil turun naik kuantum. Selama beberapa dekad, turun naik ini telah wujud hanya dalam teori kuantum kami, manakala pada tahun 2015, penyelidik mengumumkan bahawa mereka telah menemui dan dikenalpasti secara langsung. Sekarang, pasukan yang sama saintis berkata ia telah maju dalam pelajaran mereka lebih jauh - boleh tahan manipulasi oleh vakum dan untuk mengenal pasti perubahan dalam isyarat-isyarat misteri dari kekosongan.

Ahli fizik telah melihat ke dalam

Di sini kita memasuki wilayah fizik peringkat tinggi, tetapi yang lebih penting, jika keputusan eksperimen, yang kita akan bercakap hari ini mengesahkan, mungkin sekali, ia akan bermakna bahawa ahli-ahli sains telah menemui satu kaedah baru pemerhatian, interaksi dan ujian praktikal realiti kuantum tanpa mengganggu ia. Yang terakhir ini adalah penting sebagai salah satu masalah terbesar mekanik kuantum - dan pemahaman kita itu - adalah bahawa setiap kali kita cuba untuk mengukur atau untuk mematuhi sistem kuantum, kesan ini, kita akan memusnahkan ia. Seperti yang anda boleh bayangkan, ia tidak terlalu sesuai dengan keinginan kita untuk mengetahui apa yang sedang berlaku di dunia kuantum.

Dan dari saat itu untuk menyelamatkan datang vakum kuantum. Tetapi sebelum pergi mana-mana lagi, mari kita secara ringkas ingat bahawa apa-apa vakum dari segi fizik klasik. Di sini ia adalah ruang yang benar-benar tidak mempunyai apa-apa bahan dan mempunyai nilai tenaga yang paling rendah. Tiada zarah, dan oleh itu tiada apa yang boleh menghalang atau memutarbelitkan fizik tulen. Salah satu kesimpulan dari salah satu prinsip yang paling asas mekanik kuantum - Heisenberg prinsip ketidakpastian - menetapkan had ke atas ketepatan pemerhatian zarah kuantum. Juga mengikut prinsip ini, vakum ruang yang kosong. Ia penuh dengan tenaga, serta pasangan partikel-antiparticles muncul dan hilang secara rawak. Zarah-zarah ini lebih bahan "maya" dan bukannya fizikal, dan itulah sebabnya anda tidak boleh mencari mereka. Tetapi walaupun pada hakikatnya mereka tetap tidak kelihatan, seperti kebanyakan objek di dunia kuantum, mereka juga memberi kesan kepada dunia sebenar.

Turun naik kuantum create secara rawak turun naik medan elektrik mampu bertindak ke atas elektron. Dan kerana ini mereka terdedah untuk kali pertama ahli-ahli sains telah secara tidak langsung menunjukkan kewujudan mereka dalam tahun 1940-an.

Dalam dekad yang berikut ia adalah satu-satunya perkara yang kita tahu tentang turun naik ini. Walau bagaimanapun, pada tahun 2015 sekumpulan ahli fizik yang bekerja di bawah arahan Alfred Lyaytenstorfera Universiti Konstanz di Jerman, berkata ia secara langsung boleh menentukan turun naik ini dengan memerhatikan kesannya pada gelombang cahaya. Keputusan kerja-kerja ahli-ahli sains yang diterbitkan dalam jurnal Science.

Dalam kerja mereka penyelidik menggunakan tempoh pendek denyutan laser hanya femtoseconds beberapa, yang mereka hantar kepada vakum. Para penyelidik mula melihat perubahan halus dalam polarisasi cahaya. Menurut penyelidik, perubahan ini telah secara langsung disebabkan oleh turun naik kuantum. Hasil pemerhatian mungkin lebih daripada sekali akan menyebabkan kontroversi, bagaimanapun, ahli-ahli sains telah memutuskan untuk membawa eksperimen ke tahap yang baru oleh "mampatan" vakum. Tetapi kali ini mereka mula melihat perubahan aneh dalam turun naik kuantum. Ia ternyata bahawa eksperimen ini tidak hanya muncul satu lagi pengesahan kewujudan ini turun naik kuantum - seperti di sini mungkin sudah soalan yang ahli-ahli sains telah menemui satu cara untuk memantau perkembangan eksperimen di dunia kuantum, tanpa menjejaskan keputusan akhir adalah bahawa dalam apa-apa hal lain yang dimusnahkan kuantum keadaan objek yang diperhatikan.

"Kita boleh menganalisis keadaan kuantum tanpa pengubahsuaian pada pemerhatian pertama," - komen Lyaytenstorfer.

Sebagai peraturan umum, apabila anda mahu untuk mengesan pengaruh turun naik kuantum komitmen tertentu zarah cahaya, anda perlu untuk mengesan dan mengenal pasti zarah ini. Ini seterusnya, membuang "tandatangan kuantum" foton ini. Eksperimen yang sama telah dijalankan oleh sepasukan saintis pada tahun 2015.

Sebagai sebahagian daripada eksperimen baru, bukannya memerhatikan perubahan dalam turun naik kuantum dengan menyerap foton atau penguatan cahaya, penyelidik memantau cahaya itu sendiri dari segi masa. Ia mungkin kedengaran aneh, tetapi dalam ruang vakum dan masa bertindak dengan apa-apa cara bahawa pemerhatian satu hak membolehkan anda mengetahui lebih lanjut mengenai yang lain. Dengan mengekalkan pemerhatian ini, mereka mendapati bahawa dalam "mampatan" vakum adalah "mampatan" berlaku benar-benar cara yang sama kerana ia berlaku dalam belon mampatan hanya disertai oleh turun naik kuantum.

Pada satu ketika, turun naik ini menjadi lebih kuat daripada bunyi latar belakang vakum tidak mampat, dan di beberapa tempat, sebaliknya, adalah lebih lemah. Lyaytenstorfer menyebutkan sebagai kesesakan lalu lintas analogi, bergerak melalui ruang sempit jalan raya: dengan kereta masa berdiri di band mereka menduduki jalur yang sama untuk memerah melalui kesesakan, dan kemudian berpisah pada band. Yang sama, sedikit sebanyak, menurut pemerhatian saintis berlaku dalam vacuo: mampatan vakum di satu lokasi membawa kepada pengagihan turun naik kuantum perubahan dalam lokasi lain. Dan perubahan ini boleh sama ada mempercepatkan atau melambatkan. Kesan ini boleh diukur dalam ruang-masa pandangan keratan rentas seperti yang ditunjukkan dalam carta di bawah. Parabola di tengah imej menunjukkan tahap "mampatan" dalam vakum:

Ahli fizik telah melihat ke dalam

Hasil daripada mampatan ini, seperti yang dapat dilihat dalam imej yang sama, adalah beberapa "kendur" dalam turun naik. Tidak kurang mengejutkan bagi para saintis berpaling dan turun naik tahap melihat apa kuasa di beberapa tempat adalah di bawah tahap bunyi latar belakang, yang seterusnya adalah lebih rendah daripada keadaan asas ruang kosong.

"Sebagai satu kaedah baru pengukuran tidak bertujuan untuk menangkap atau penguatan foton, ada kemungkinan langsung menentukan dan memantau bunyi latar belakang elektromagnet dalam vacuo, dan sisihan negeri-negeri yang dikuasai dicipta oleh penyelidik", - kajian.

Pada masa ini, penyelidik memeriksa ketepatan kaedah pengukuran mereka, serta cuba untuk memahami apa yang dia benar-benar mampu melakukan. Walaupun sudah lebih daripada keputusan yang memberangsangkan karya ini, masih ada kemungkinan bahawa ahli-ahli sains telah dipanggil "kaedah pengukuran tidak meyakinkan", yang, mungkin, dapat tidak mengganggu keadaan kuantum objek, tetapi pada masa yang sama tidak dapat memberitahu ahli-ahli sains lebih mengenai satu sistem kuantum tertentu.

Jika kaedah yang benar-benar akan bekerja, ahli-ahli sains mahu menggunakannya untuk mengukur "keadaan kuantum cahaya" - tingkah laku yang tidak kelihatan cahaya di peringkat kuantum, yang kita baru sahaja bermula untuk difahami. Walau bagaimanapun, kajian lanjut diperlukan menyemak tambahan - Replikasi keputusan pasukan pembukaan penyelidik dari University of Constance dan dengan itu menunjukkan kesesuaian kaedah pengukuran yang dicadangkan.