«کوچک‌ترین تفاوت‌ها هم مهم‌اند»

❇️۹ مرداد امسال، ۳۱ جولای ۲۰۲۳، مقاله‌ای که #علی_آیت‌اله_رفسنجانی دانشجوی دکترای فیزیک شریف و #محمدجواد_کاظمی فارغ‌التحصیل فیزیک بهشتی به همراه دکتر #علیرضا_بهرام‌پور و دکتر #مهدی_گلشنی از اساتید فعلی و پیشکسوت فیزیک شریف تهیه کرده بودند، در مجله Communication Physics از مجموعه معتبر Nature، به چاپ رسید؛ مقاله‌ای که سعی کرده پیکربندی جدیدی از آزمایش معروف دوشکاف معرفی کرده و بر اساس آن روشی ارائه دهد تا بتوان بین تفسیرهای مختلف مکانیک کوانتومی تمایز قائل شد.

⚪️ علتش هم این است که در مکانیک کوانتومی، تغییرات تابع موج بر اساس زمان توصیف می‌شود، درحالی‌که زمان کوانتومی نیست و در آزمایش دوشکاف، اگرچه می‌توان احتمال برخورد ذرات به نقاط مختلف آشکارساز را محاسبه کرد، اما زمان رسیدن ذرات به صفحه آشکارساز همچنان در ابهام به سر می‌برد.

⚪️ از طرفی با توجه به اینکه در نسخه کوانتومی آزمایش دوشکاف، ذرات زیراتمی مثل الکترون، رفتار موج‌گونه دارند و روی صفحه آشکارساز، طرح‌های تداخلی ایجاد می‌کنند، نیاز به تشخیص نسبت زمان رسیدن با طرحی که ایجاد کرده‌اند، احساس می‌شود؛ موضوعی که اغلب به علت تفاوت‌های کوچک، نادیده گرفته شده و مقاله سعی کرده کمی آن‌ها را از هم متمایز کرده و روی این تفاوت‌ها دقیق‌تر شود.

⚪️ به همین بهانه از علی آیت، محمدجواد کاظمی و دکتر مهدی گلشنی خواستیم تا چند خطی را درباره دغدغه‌شان یا آنچه در این مقاله گذشته برای روزنامه بنویسند که متن کاملش را می‌توانید در صفحه ویرگول بخوانید.

⚪️ متن اصلی مقاله هم از اینجا در دسترس است و در کانال علی آیت هم مطالب خوبی از دنیای فیزیک قابل مشاهده است و خودش هم در یادداشتی که نوشته به برخی از آن‌ها ارجاع داده که خواندن یا دیدن‌شان برای علاقه‌مندان فیزیک، ارزشمند خواهد بود.

🆔 @sharifdaily

«درباره پدیده کوانتومی تداخل زمانی ناموضعی»

❇️ ۹ مرداد امسال، مقاله‌ #علی_آیت‌اله_رفسنجانی فارغ‌التحصیل دکترای فیزیک شریف، #محمدجواد_کاظمی فارغ‌التحصیل فیزیک بهشتی به همراه دکتر #علیرضا_بهرام‌پور و دکتر #مهدی_گلشنی اساتید فعلی و پیشکسوت فیزیک، در مجله Communication Physics از مجموعه Nature، چاپ شد و حالا بخشی از همین تیم با کمک کوانتوم بوهمی سراغ «تداخل زمانی ناموضعی» رفتند که باز هم در این مجموعه و در مجله Scientific Reports به چاپ رسیده؛ از علی آیت خواستیم تا در یادداشتی به توضیح این تحقیق بپردازد که می‌توانید در ادامه بخوانید:

▫️نظریۀ کوانتوم، از جمله مواردی‌ست که نقش محوری را در تحولات بزرگ و سریع دنیای علم و فناوری خواهد داشت و دیر یا زود اکثر رشته‌های علوم پایه و مهندسی مثل برق و کامپیوتر را متحول خواهد کرد.
سال ۲۰۲۳ آزمایش کوانتومی دو شکاف زمانی در میان ۱۰ پیشرفت بزرگ علم قرار گرفت که در آن طرح تداخل زمانی ذرات مشاهده شده است. در تداخل کوانتومی، ذرات خاصیت موجی نشان می‌دهند (مثل قطره روی آب در تصویر زیر). حال اگر این طرح، بجای مکان آشکارسازی، در زمان آشکارسازی باشد به آن تداخل زمانی می‌گویند.

▫️ما در مقالۀ اخیرمان، با استفاده از پدیدۀ درهم‌تنیدگی کوانتومی، تداخل زمانی را در سطح ذرات درهم‌تنیده گسترش دادیم. در این آزمایش، آشکار کردن یک ذره روی زمان آشکارسازی ذرۀ متناظر اثر میگذارد. یک اثرگذاری غیرعادی، ناموضعی و آنی. که دور بودنشان از هم(حتی در دو کهکشان) اهمیتی ندارد و هر ذره از اتفاقی که برای ذرۀ جفتش می‌افتد مطلع است. پدیده‌ای که می‌تواند در هستی‌شناسی ما از تعابیر نظریه کوانتوم اثر‌گذار باشد و درک جدیدی از مسئلۀ زمان در کوانتوم دهد.

▫️نکته قابل توجه این است که این پدیده را نمیتوان با نظریۀ کوانتوم استاندارد پیش‌بینی کرد؛ جالب‌تر آنکه کوانتوم استاندارد حتی در آزمایش معروف دوشکاف هم نمی‌تواند به صورت دقیق طرح تداخل را پیشبینی کند. زیرا «زمان» در کوانتوم استاندارد فقط یک پارامتر است و نمیتوان از آن به عنوان یک مشاهده‌پذیر خوش‌تعریف استفاده کرد. فرمول‌بندی‌های مختلف کوانتوم راه‌حل‌های مختلفی برای حل معضل زمان رسیدن ارائه داده‌اند. پیش از این در مقاله‌ای دیگر نشان دادیم بر مبنای این مسئله میتوان آزمایشی انجام داد که پیش‌بینی تعابیر مختلف کوانتوم از یکدیگر متمایز باشند.

▫️ما برای پیش‌بینی این پدیده، از کوانتوم بوهمی استفاده کرده‌ایم که هستی‌شناسی متفاوتی نسبت به کوانتوم استاندارد دارد. در این نظریه یک موج راهنما وجود دارد که ذرات را هدایت کرده و اثرات تداخلی ایجاد می‌کند. با محاسبۀ پتانسیل کوانتومی ناشی از این موج، میتوان مسیر ذرات و زمان رسیدن‌شان را بدست آورد. از آنجا که پتانسیل کوانتومی ناموضعی است، آشکارسازی یک ذره در گوشه‌‌ ای از جهان، پتانسیل کوانتومی کل جهان را تغییر می‌دهد. در نتیجه، ذرات دیگر متاثر از این تغییر پتانسیل، مسیرشان عوض شده و در زمان و مکان متفاوت آشکار می‌شوند. ما این پدیده‌ را اولین بار در کنفرانس «زمان در نظریه کوانتوم» ارائه دادیم که می‌توانید از اینجا ببینید.

▫️از آنجایی که ستاپ پیشنهادی ما با تجهیزات موجود قابل پیاده‌سازی است، احتمالاً بتوان از این آزمایش برای تست کوانتوم بوهمی و سایر تعابیر کوانتوم استفاده کرد. این تست و تمایز میان تعابیر میتواند گامی در حل معضلات جدی کوانتوم و تغییر جهان بینی ما از پدیده‌های کوانتومی باشد.

🆔 @sharifdaily