MIT Eynşteyn və Bor arasında 100 illik kvant tapmacasını həll edib. İkonik "iki yarıq" işıq təcrübəsi Albert Eynşteynin iddialarında səhv olduğunu sübut etdi.

10.000-dən çox soyuq atomdan istifadə edərək, MİT tədqiqatçıları kvant dünyasının ən fundamental suallarından birinə son qoydular. 1927-ci ildə Albert Eynşteyn və Nils Bor arasında işığın təbiəti ilə bağlı məşhur mübahisə indi eksperimental olaraq aydınlaşdırılıb. MİT Eynşteynin iddialarının yanlış olduğunu təsdiqləyib.

Eynşteyn yoxsa Bor haqlıdır?

İşıq nədir? Dalğadır, yoxsa hissəcik? Bu sual kvant mexanikasının əsasını təşkil edir. İşıq həm dalğa, həm də hissəcik xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir. Lakin bu ikili təbiət eyni vaxtda müşahidə oluna bilmədiyi üçün kvant mexanikası klassik fizikanın anlayışını əsaslı şəkildə dəyişdi.

1801-ci ildə Tomas Yanqın ikiqat yarıq təcrübəsi işığın həm dalğa, həm də hissəcik kimi davrandığını nümayiş etdirməklə klassik fizikaya meydan oxudu. İşıq iki yarıqdan keçərkən yaratdığı müdaxilə nümunələri vasitəsilə dalğa xassələrini, hansı yarıqdan keçdiyini müşahidə etdikdə isə hissəcik xüsusiyyətlərini nümayiş etdirdi. Lakin hər ikisini eyni vaxtda müşahidə etmək mümkün deyildi.

Təxminən 100 il əvvəl bu təcrübə Albert Eynşteyn və Niels Bor arasında məşhur mübahisənin mərkəzi idi.

1927-ci ildə Solvay konfransında Eynşteyn iddia etdi ki, cüt yarıq təcrübəsi eyni vaxtda dalğa-hissəcik ikiliyini nümayiş etdirmək üçün yenidən konfiqurasiya edilə bilər. Onun fikrincə, foton tək yarıqdan keçəndə həmin yarığa çox kiçik fiziki təsir (qüvvə kimi) verir. Bu effekti ölçməklə fotonun hansı yarıqdan keçdiyini müəyyən etmək olar.

Bununla belə, Eynşteyn müdaxilə modelinin (dalğa davranışı) hətta bu effekti ölçərkən də qorunub saxlanıla biləcəyinə inanırdı. Başqa sözlə, o, həm hissəcik (yol məlumatı), həm də dalğanın (müdaxilə nümunəsi) eyni vaxtda müşahidə oluna biləcəyini müdafiə etdi.

Bohr, qeyri-müəyyənlik prinsipinə görə, yol məlumatı əldə edilərsə, dalğa davranışının yox olacağını müdafiə etdi. Başqa sözlə, bu iki məlumat heç vaxt eyni vaxtda əldə edilə bilməz.

İki yarıqlı təcrübə ən yüksək dəqiqliklə təkrarlandı

Təcrübədə hər atomun ən çox bir foton buraxmasına imkan verən çox zəif işıq mənbəyindən istifadə edilib. Bu, onlara fotonların iki qonşu atomla necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu araşdırmaq, başqa sözlə, işığın dalğa və ya hissəcik kimi davrandığını araşdırmaq imkanı verdi. İllər ərzində müxtəlif təcrübələr Borun fikrini dəstəklədi. Bununla belə, MİT-dən professor Volfqanq Ketterlenin rəhbərlik etdiyi bir qrup işığın təbiəti ilə bağlı ən həssas və ideallaşdırılmış təcrübələrdən birini həyata keçirmişdir. Klassik yarıqlar əvəzinə, fiziklər lazerlərdən istifadə edərək hər biri tək yarıq kimi fəaliyyət göstərən 10.000-dən çox ultrasoyuq atomu kristal qəfəsdə yerləşdirdilər. Hər bir atom tək bir fotonun səpələnə biləcəyi təcrid olunmuş yarıq kimi xidmət edirdi.

Tədqiqatçılar foton davranışına təsir edən əsas dəyişəni də araşdırdılar: atomların "mövqe qeyri-müəyyənliyi" və ya onların qeyri-səlisliyi. Atomlar lazer işığı ilə öz mövqelərində rahatlaşdıqda, onlar məkan baxımından daha qeyri-müəyyən oldular. Bu "qeyri-səlislik" artdıqca, atomlar fotonun getdiyi istiqaməti daha yaxşı qeyd edə bildilər. Bu, fotonun bir hissəcik kimi davranması ehtimalını artırdı. Başqa sözlə, atom nə qədər qeyri-müəyyəndirsə, işığın hissəcik təbiəti də bir o qədər hakimdir.

Bununla belə, nəticələr kvant nəzəriyyəsinin proqnozlaşdırdığı kimi idi: fotonun zərrəcik təbiəti nə qədər aydınlaşsa, dalğa müdaxiləsi modeli bir o qədər zəiflədi. Fotonun yolu haqqında məlumat əldə edilən kimi müdaxilə nümunəsi yox oldu. Bu, fotonun yol məlumatının və dalğa xüsusiyyətlərinin eyni vaxtda müşahidə edilə bilməyəcəyini nümayiş etdirdi və bununla da Borun qeyri-müəyyənlik prinsipini təsdiq etdi.