Act de disparitie cuantica: Bizarele "unde de materie", fantomele fizicii

Postat la: 14.12.2015 | Scris de: ZIUA NEWS

Fantomele sunt reale, cel putin intr-un laborator din cadrul Universitatii Rice, unde fizicianul Randy Hulet si o echipa de cercetatori au demonstrat un fenomen bizar si paradoxal in care materia reuseste sa treaca, nestingherita, prin alta materie.

Efectul, in unele cazuri, este ca si cum un element ar fi disparut complet relativ la cealalt element, impartind si totodata fara a imparti acelasi spatiu, se arata intr-o lucrare citata de Motherboard si publicata in Nature Psysics. Materia folosita de echipa Rice nu este una obisnuita, ci o substanta ciudata cunoscuta sub numele de condensat Bose-Einstein, o stare in care toti atomii care constituie o bucata de material incep sa se coordoneze perfect. Rezulta astfel bucati formate din mai multe sute de mii de atomi de litiu, care se comporta ca o singura particula.

Aceste bucati de litiu sunt racite pana la o milione de grad peste zero absolut, punct in care incep sa se comporte ca un singur "val de materie". Aceste bucati sunt cunoscute sub numele de solitoni. "Studiile solitonilor sub forma de valuri de materie au examinat proprietatile solitonilor solitari, studiul interactiunilor dintre solitoni fiind limitat la acelea care se petrec in (...) coliziunile dintre mai multi solitoni", noteaza studiul.

Tocmai functia de unda a solitonilor permite aparitia acestei materii fantoma. Este posibil sa modifici usor aceste unde - limitandu-le la unde unidimensionale - astfel incat sa aiba amplitudini opuse, sau care nu interfereaza. Drept urmare, o astfel de pereche de solitoni ar fi complementara, astfel incat s-ar putea misca prin acelasi spatiu, in acelasi timp, fara a interactiona.

"Ganditi-va la ele ca la unde care au o amplitudine pozitiva, respectiv negativa. Unul dintre solitoni este pozitiv iar celalalt este negativ, astfel incat se anuleaza recirpoc. Probabilitatea ca ambele sa fie intr-un punct cand se intalnesc este zero. Trec prin acelasi punct, dar nu le vezi niciodata acolo", explica Hulet intr-o declaratie de presa. Fizicienii de la Rice au descoperit insa ceva si mai ciudat in cercetarile lor. In timp ce solitonii care nu interfereaza sunt un concept cu vechime, Hulet si echipa sa a observat ca, uneori, solitonii refuza pur si simplu sa treaca unii prin altii. In schimb, par sa se respinga.

"Cand am vazut datele initiale am spus << Nu e logic, pentru ca solitonii ar trebui intotdeauna sa treaca unii prin altii, iar acestia par sa se respinga>>", explica Hulet. "Asa ca am inceput sa ma gandesc la cum am putea eticheta unul dintre solitoni pentru a-l diferentia, pentru a-i putea urmari traiectoria in timp si pentru a vedea ce a facut." Echipa a reusit sa eticheteze solitonii, facandu-i de marime diferita, iar apoi au incepu sa faciliteze coliziuni intre unde de materie cu faze diferite si, prin urmare cu grade diferite de interferenta.

"Am repetat de mai multe ori experimentul pentru faze relative diferite si ne-am uitat la doua cazuri, unul in care faza relativa era zero (...) si una in care era de 180 de grade", a explicat Hulet. Dupa cum se asteptau fizicienii, in faza sa absoluta solitonii au alunecat unii pe langa altii precum fantomele, in timp ce in faza 180, solitonii s-au respins. "In cazul fazei de 180 de grade, cea in care apare o bresa si solitonii par sa se respinga, vedem aceasta bresa si vedem de asemenea solitonul mai mare aparand netulburat de cealalta parte a bresei", a aratat Hulet, precizand ca asta inseamna ca solitonul a sarit prin bresa.

Aceasta este disparitia. Faptul ca bucatile de materie pot sa treaca unele prin altele este suficient de ciudat, insa solitonii pot fi mai mult de simple fantome. In schimb, clipesc iesind din existenta pentru suficient timp cat sa nu se ciocneasca. Intr-adevar, lucruri ciudate se intampla cand lumea cuantica capata viata in domeniul fizicii clasice.