В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Physical Review Letters, исследователи из Массачусетского технологического института предлагают эксперимент, который может закрыть последнюю крупную «лазейку» неравенства Белла – пятидесятилетней теоремы, согласно которой наша Вселенная базируется не на книжных законах классической физики, а на менее материальных вероятностях квантовой механики.
Такое квантовое представление позволило бы объяснить такое, на вид парадоксальное, явление, как «запутанность», согласно которому изменение одной частицы мгновенно влияет на другую, даже если те расположены в противоположных концах Вселенной. Между прочим, «запутанность» — квантовая особенность, скептическая названная Альбертом Эйнштейном «похожим на привидение, действием на расстоянии» — наводит на мысль, что такие частицы могут влиять друг на друга практически мгновенно, быстрее, нежели скорость света.
В 1964 году физик Джон Белл, рассмотрев это несоответствие между классической физикой и квантовой механикой, заявил, что если Вселенная основана на классической физике, то измерение одной «запутанной» частицы не должно повлиять на измерение другой. Так появилась теория, согласно которой, есть предел тому, где может происходить корреляция двух частиц. Белл разработал математическую формулу для этой теории, и представил возможные «сценарии», которые могли бы нарушить эту формулу
С тех пор, физики не раз проверили теорему Белла, измеряя свойства «запутанных» частиц в лабораторных условиях. По существу, все эти эксперименты показали, что свойства квантовой частицы, обнаруженные при измерении, могут вообще не существовать до измерения — факт в поддержку квантовой механики.
Тем не менее, учёные также обнаружили несколько «лазеек» в теореме Белла. Они предполагают, что в то время как результаты таких экспериментов могут, на первый взгляд, поддерживать прогнозы квантовой механики, они также могут фактически отражать неизвестные «скрытые переменные», которые дают иллюзию квантового результата, но все еще могут быть объяснены в классических терминах.
На сегодняшний день экспериментаторам удалось закрыть «лазейки» для локального реализма и свободы выбора во всех системах координат.
Kaiser вместе с Andrew Friedman и Jason Gallicchio из University of Chicago предложили эксперимент по закрытию ещё одной «лазейки», посредством определения параметров детектора частиц, используя для этого одни из старейших источников света во Вселенной: далекие квазары или галактические ядра, сформировавшиеся миллиарды лет назад.
Идея, по сути, заключается в том, что если бы два квазары на противоположных сторонах неба находился на достаточном расстоянии друг от друга, то между ними с момента Большого Взрыва установилась причинно-следственная связь — идеальный сценарий для определения параметров каждого детектора частицы.
Kaiser объясняет, что для проведения такого эксперимента необходима лабораторная установка, которая бы состояла из генератора частиц, например, радиоактивного атома, формирующего пары «запутанных» частиц. Один датчик измерял бы свойства частицы А, а второй — частицы В. Спустя доли секунд после генерации частиц, но перед установкой датчиков, учёные использовали бы телескопические наблюдения за отдельными квазарами, чтобы определить, какие свойства каждый датчик измерит для соответствующей частицы.
Теперь, когда исследователи выдвинули экспериментальный подход, они надеются, что их коллегам проведут реальные эксперименты, используя наблюдения далеких квазаров.
