Ученые из MIT провели наикрутейший* (круче просто невозможно физически) двухщелевой эксперимент в варианте, предложенном Эйнштейном в его споре с Бором (1927г), который бы опровергал квантовую механику. Так вот, в качестве “щелей” использовались расстояния между атомами, меньше и квантовее уже совсем никак**. И, конечно, квантовая механика опять устояла, но этим уже никого не удивишь.

Статья написана в соавторстве с Сурмай Русланом, физиком, работающим в области квантовых технологий

И дополнительно это все совпало с празднованием 100-летия квантовой механики, да, да, это в этом году, что делает новость еще прикольней.

_{*если у вас нет доступа к статье, как и у меня, но посмотреть хочется, то почитайте препринт, он скорей всего идентичен.}

_{**там еще круче, но для этого надо объяснить подробнее.} 

Двухщелевой эксперимент - это знаменитый пример демонстрации волновой природы как света, так и всех других квантовых объектов. Если запустить поток частиц* на лист с двумя параллельными щелями со специально подобранным импульсом**, то на экране позади появится полосатая интерференция. 

_{*надо чтобы длина волны де Бройля частиц (λ = h/p, где h - постоянная Планка, p - импульс) была сопоставима по величине с шириной щели.}

_{**в классическом виде, это именно поток света, частиц, но если вы будете бомбардировать щели отдельными частицами, то прилетать в экран они, конечно же, будут также почастично, оставляя по одной точке, но статистически формируя полосатую картину.} 

Квантовая механика тут делает невозможным одновременно измерить, через какую щель прошла частица и увидеть полосатый паттерн. Как только в щелях появляются детекторы (пресловутый эффект наблюдателя) и вы начинаете измерять траекторию частиц, то интерференция исчезает, и остаются просто две полоски, совсем не то, что мы бы хотели видеть. Это фундаментальное ограничение квантовой механики, так как процесс измерения, наблюдения - это всегда взаимодействие, которое ведет к изменению состояния объекта, квантовая система изменяется, а для интерференции необходимо неизменность этой системы. 

Эйнштейн предположил следующее: а давайте мы измерим траекторию не до получения полосатой картины, а после. Ведь частицы пролетая этот путь изменяют свою траекторию (из источника в щель, а потом в одну из полосок на экране), а значит при прохождении через щель они изменяют свой импульс, передавая кусочек экрану, как бы отталкиваясь! Закон сохранения импульса как никак. И вот давайте мы в начале увидим картину, а потом супер точным прибором измерим изменение импульса экрана. И вот, и полосок не две, и траекторию знаем. 

Почему этого невозможно с точки зрения квантовой механики? Опять же, любое взаимодействие - это и есть наблюдение, разрушение предыдущей замкнутой квантовой системы и создание новой. Если частица действительно обменяется импульсом с экраном, то частица будет уже другой квантовой системой*. 

_{*волновая функция поменяется, а именно квадрат ее модуля отвечает за то, с какой вероятностью куда именно прилетит частица на экране.}

Это, кстати, бы еще противоречило и принципу неопределенности, так как мы бы одновременно измерили импульс и положение частицы. 

Фейнман любил говорить, что всю квантовую механику можно получить из тщательного обдумывания последствий этого единственного эксперимента.

В чем сложность такое измерить? Очевидная - если такой импульс бы передавался, то он бы был чудовищно мал, речь же об отдельной элементарной частице, причем с низкой энергией (чем выше энергия, тем меньше эффект). Менее очевидная, что в окружающем нас пространстве просто из-за температуры атомы куда сильнее дрожат, так что эффект бы не был заметен. Так что ученым пришлось остудить их до микро кельвинов. Т.е. это всего лишь на 0.000001 градуса выше абсолютного нуля, когда вообще никакого движения невозможно! Ну за исключением квантовых флуктуаций. Ну и, конечно, для работы с одиночными фотонами требуются супер чувствительные детекторы, куда чувствительней, чем те, что мы используем в ЦЕРНе, так как там детектируются фотоны куда более высоких энергий, а значит и сигнал сопоставимо сильнее. 

Так что было сделано и почему это круто? Главное - это потому, что реально можно было измерить, поменялся ли импульс щели! Ни Эйнштейн, ни Бор, с которым и был спор, такого и представить не могли. 

Хотя более точно. Было показано, что либо квантовое состояние атома остается неизменным, длина волны фотона тогда тоже не меняется и, соответственно, образуется много полосок, либо квантовое состояние атома меняется, но тогда меняется и длина волны, и полосок только две. Из забавного они написали, что в принципе могли бы и изменение импульса провести. 

Но давайте на чистоту (это чисто мое мнение), никакой прям нужды опровергать Эйнштейна нет, это делали за сотню лет сотню раз, он просто притянут для красоты, а суть всего проделанного в том, чтобы показать, что мы теперь и такое можем. Статья прорывная технологически, а не концептуально. Прорывом является не то, что мы опровергли Эйнштейна, а то, что мы, как человечество, за 100 лет научились производить когда-то чисто мысленные квантовые эксперименты в реальности!

Котов только не трогайте там в MIT, пожалуйста.