Αστρικό φως αξιοποιούν οι φυσικοί για να υποστηρίξουν την υπόθεση για την διεμπλοκή

Ακόμη ισχυρότερη επιβεβαίωση ενός φαινομένου που αποτελεί θεμελιώδη απόρροια της κβαντικής φυσικής, πέτυχε μία διεθνής ομάδα επιστημόνων, χρησιμοποιώντας φως από αστέρες που βρίσκονται 600 έτη φωτός μακριά από τον πλανήτη μας. Το φαινόμενο αφορά τη διεμπλοκή, τη «μυστηριώδη δράση από απόσταση», που προτάθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, στην προσπάθειά του να δείξει πως η κβαντική φυσική δεν αποτελεί μία πλήρη περιγραφή της πραγματικότητας.

Το φως από μακρινά άστρα χρησιμοποιείται για να καθοριστούν οι ρυθμίσεις σε μια νέα έκδοση του εικονικού πειράματος Bell.

Ο διάσημος φυσικός δεν αποδεχόταν ότι η αβεβαιότητα είναι μία εγγενής ιδιότητα της φύσης, όπως πρεσβεύει η κβαντική, λέγοντας χαρακτηριστικά «πως ο Θεός δεν παίζει ζάρια με τον κόσμο». Η «μυστηριώδης δράση από απόσταση» ονομάστηκε στην πορεία κβαντική διεμπλοκή ή κβαντικός συσχετισμός (quantum entanglement). Σύμφωνα με αυτό το φαινόμενο, δύο υποατομικά σωματίδια που «συσχετίζονται» όταν αρχικά είναι κοντά, μπορούν να αλληλεπιδρούν από απόσταση, ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλη είναι αυτή. Έτσι, για παράδειγμα, μετρώντας κάποια ιδιότητα του ενός σωματιδίου, θα μεταβληθεί ανάλογα η αντίστοιχη ιδιότητα και του δεύτερου.

Μέχρι σήμερα, η κβαντική διεμπλοκή έχει παρατηρηθεί αρκετές φορές. Ωστόσο, οι μετρήσεις που πρόεκυψαν από αυτές τις παρατηρήσεις θα ήταν δυνατόν να εξηγηθούν επίσης στο πλαίσιο μίας εναλλακτικής θεωρίας, που αν ίσχυε η φύση θα «έσωζε» την ντετερμινιστικότητα.

Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, οι μετρήσεις των επιστημόνων ενδεχομένως επηρεάζονται από κρυμμένες μεταβλητές – δηλαδή από άγνωστες μεταβλητές που κάνουν τα δύο σωματίδια να μοιάζουν «συσχετισμένα», παρόλο που δεν είναι.

Μία πιθανότητα που μπορεί να εξετασθεί από το «πείραμα Bell, ένα πρωτόκολλο που επινόησε ο φυσικός John Bell τη δεκαετία του 1960, για να ελεγχθεί κατά πόσο υπάρχουν ή όχι τέτοιες κρυμμένες μεταβλητές, δηλαδή ένα πρωτόκολλο για να γίνει διάκριση ανάμεσα σε δύο πιθανές εξηγήσεις για την φαινομενικά παράξενη συμπεριφορά του κβαντικού κόσμου.

Τις προηγούμενες τέσσερις δεκαετίες, αρκετοί ερευνητές έχουν εξετάσει διάφορες εκδοχές του νοητικού «πειράματος Bell», για να αποκλείσουν διάφορα πιθανά σενάρια εξήγησης της παρατηρούμενης συμπεριφοράς των σωματιδίων, χωρίς τη χρήση της κβαντικής φυσικής.

“Καμιά θεωρία κρυμμένων μεταβλητών δεν μπορεί να αναπαραγάγει ποτέ την κβαντομηχανική συνάρτηση συσχέτισης. Καμιά θεωρία κρυμμένων μεταβλητών δεν είναι συμβιβαστή με την κβαντομηχανική. Τελικά …. ο θεός παίζει ζάρια με τον κόσμο” Στ. Τραχανάς

Τώρα, μια διεθνής ομάδα φυσικών στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, μαζί με τους συναδέλφους στην Κίνα, τη Γερμανία και τις Ηνωμένες Πολιτείες, μείωσε την πιθανότητα να ισχύει ένα ακόμη τέτοιο σενάριο, προσδίδοντας έτσι ακόμη μεγαλύτερη ισχύ στην κβαντομηχανική.

Οι φυσικοί στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, μαζί με τους συναδέλφους στην Κίνα, τη Γερμανία και τις Ηνωμένες Πολιτείες, ανέπτυξε μια νέα έκδοση της δοκιμής κουδουνιών – ένα πρωτόκολλο που επινοήθηκε από τον φυσικός John Bell στη δεκαετία του 1960 να γίνει διάκριση ανάμεσα σε δύο πιθανές εξηγήσεις για την φαινομενικά παράξενη συμπεριφορά του κβαντικού κόσμου.

«Πρόκειται για ένα πολύ όμορφο πείραμα», λέει στο περιοδικό Nature ο Krister Shalm, ειδικός στην κβαντική φυσική από το αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST).

Παρόλο που ελάχιστοι φυσικοί εκτιμούν πως υπάρχει πιθανότητα να καταρριφθεί η κβαντική διεμπλοκή, «τέτοια πειράματα κάνουν τις όποιες εναλλακτικές θεωρίες να μοιάζουν ολοένα πιο παράλογες».

Σύμφωνα με το σενάριο που εξετάστηκε, η κβαντική διεμπλοκή μπορεί να είναι μία ψευδαίσθηση από κάποια άγνωστη ιδιότητα του σύμπαντος, η οποία περιορίζει τις επιλογές που έχουν οι επιστήμονες αναφορικά με τις ιδιότητες που ελέγχουν στα σωματίδια. Επομένως, μήπως οι ερευνητές που μετρούν τις ιδιότητες των σωματιδίων διαθέτουν περιορισμένες δυνατότητες επιλογών;

Ένας τρόπος να αποκλειστεί αυτό το ενδεχόμενο είναι οι ιδιότητες να επιλεγούν με βάση ένα μη προβλέψιμο φαινόμενο, και μάλιστα λίγα δευτερόλεπτα πριν τα «συσχετισμένα» σωματίδια φτάσουν στους ανιχνευτές.

Επίσης, αν αυτό το μη προβλέψιμο φαινόμενο ανάγεται πολύ πίσω στον χρόνο, τότε θα έπρεπε να έχει τεθεί από τότε σε λειτουργία αυτός ο κρυμμένος μηχανισμός που προκαλεί την ψευδαίσθηση της κβαντικής διεμπλοκής.

Αυτό ακριβώς έκανε η ερευνητική ομάδα, παράγοντας κατ’ αρχάς ζεύγη «συσχετισμένων» φωτονίων στην οροφή του πανεπιστημίου της Βιέννης, τα οποία κινούνταν προς αντίθετες κατευθύνσεις και έφταναν σε δύο ανιχνευτές, εγκατεστημένους μερικά οικοδομικά τετράγωνα μακριά.

Παράλληλα, για να διασφαλίσουν πως η επιλογή της ιδιότητας που μετρούν είναι πραγματικά τυχαία, χρησιμοποίησαν ως «οδηγό» το φως από αστέρες που βρίσκονται 600 έτη φωτός μακριά από τον πλανήτη μας.

Τα αποτελέσματά τους επαλήθευσαν το «πείραμα του Μπελ», επιβεβαιώνοντας την κβαντική διεμπλοκή και κάνοντας ακόμη πιο εξωπραγματική την εναλλακτική εξήγηση. Κι αυτό γιατί ο κρυμμένος μηχανισμός θα έπρεπε να έχει ενεργοποιηθεί πριν από 600 χρόνια, όταν δηλαδή δημιουργήθηκε το αστρικό φως που χρησιμοποίησαν ως οδηγό.

Μάλιστα, στα σχέδιά τους είναι να επαναλάβουν το πείραμα με ακόμη μακρινότερες αστρικές πηγές, που να απέχουν από τον πλανήτη μας δισεκατομμύρια έτη.