التجربة الأولى التي تثبت بشكل صحيح انتهاك عدم مساواة بيل

شكّل

ألبرت أينشتاين الباحث البحثي الرائد Bas Hensen والأستاذ Ronald Hanson إعدادًا لتجربة Bell في النقطة A حيث تنبعث الإلكترونات في عام 1935 ، وتساءل عن مبدأ نظرية الكم التي تؤثر على مراقبة جسيم واحد على الفور لحالة الجسيم المرتبط بها ، أينما كان. وهذا يعني أن المعلومات من الجسيمات إلى الجسيمات تنتقل بشكل أسرع من سرعة الضوء ، والتي اعتبرها آينشتاين مستحيلة وغير متوافقة مع نظرية النسبية.

حاول الفيزيائيون من السبعينيات التحقق من خاصية هذه الجسيمات. لهذا ، تمت صياغة ما يسمى عدم المساواة في بيل وظروف تجربة بيل. لكن العلماء لم يتمكنوا من التخلص من مشاكل الإعداد التجريبي أو الثغرات ، والتي لم تسمح لنا باستدعاء التجربة نظيفة وصحيحة ، دحضًا حقًا نظرية النسبية وإظهار نقل المعلومات بشكل أسرع من سرعة الضوء. جعلت هذه الثغرات من الممكن تفسير نقل المعلومات التي يزعم أنها أسرع من سرعة الضوء بواسطة عوامل محلية أخرى.

الآن فقط ، تمكن باحثون من جامعة دلفت التكنولوجية (هولندا) لأول مرة في التاريخ من إجراء تجربة بيل صحيحة ، ولم ينجوا من كل من المشاكل المعروفة للإعداد التجريبي: ثغرة الموقع (ثغرة الموقع) وثغرة الكشف (ثغرة الكشف).

اختبر خبراء من جامعة دلفت للتكنولوجيا الجسيمات على مسافة 1.3 كم (في الحرم الجامعي) وسجلوا تطابقًا بنسبة 96٪ تقريبًا. هذا أكثر مما تنبأت به نظرية بيل.

تم نشر النتائج والتقنية التجريبية في مقالة " انتهاك عدم المساواة في الجرس الخالي من الثغرات باستخدام لفات الإلكترونات مفصولة بـ 1.3 كيلومتر " ، Nature Journal ، تاريخ النشر 21 أكتوبر 2015 ( pdf ).

في الرسم التوضيحي: النقطة "أ" على اليسار بإحدى الماستين ، بينما توجد الماسة الأخرى في الطرف المقابل للحرم الجامعي على اليمين. بينهما - النقطة C ، حيث يوجد الفاصل (الفاصل) للحزمة.



تظهر نظرية بيل أنه بغض النظر عن الوجود الفعلي في النظرية الميكانيكية الكمومية لبعض المعلمات المخفية التي تؤثر على أي خاصية فيزيائية للجسيم الكمي ، يمكن إجراء تجربة تسلسلية ، تؤكد نتائجها الإحصائية أو تنفي وجود مثل هذه المعلمات المخفية في النظرية الميكانيكية الكمومية. بشكل نسبي ، في حالة واحدة ، لن تكون النسبة الإحصائية أكثر من 2: 3 ، وفي حالة أخرى - على الأقل 3: 4.

تم شرح شروط تجربة بيل في الفيديو على سبيل المثال لزوجين من المطاعم "ملزمين" بروابط حب يجب عليهم طلب نبيذ مختلف في كوب وزجاجة. يمكنهم الاتفاق على إستراتيجية مسبقة ، لكن لا يمكنهم تبادل المعلومات خلال "اللعبة".



الإنجاز الرئيسي لمجموعة المجربين في التجربة الأخيرة هو تقنية متقدمة ، سمحت بالتخلص من ثغرات الموقع والكشف. للقيام بذلك ، استخدموا كاشفين للماس (عند النقطتين A و C في الرسم البياني أعلاه) ومقسّم إشارة في المنتصف بينهما. تم قياس لفات الإلكترون باستخدام نبضات الموجات الدقيقة والليزر في أجهزة الكشف الموجودة على جانبي الحرم الجامعي. تم تصميم بنية الإعداد مع فصل الشعاع واكتشاف الدوران للإلكترونات المقترنة بطريقة لا يمكن للإلكترونات المترابطة تبادل المعلومات باستخدام أي من الثغرات المعروفة أثناء القياس.



أثبتت التجربة انتهاكًا لمفهوم الواقعية المحلية ، الذي يجمع بين مبدأ المكان والافتراض "الواقعي" بأن جميع الأشياء لها قيم "موضوعية" لمعلماتها وخصائصها لأي قياسات محتملة يمكن إجراؤها على هذه الأشياء قبل إجراء هذه القياسات.

في الواقع ، تم تأكيد مبدأ ميكانيكا الكم أن الإلكترونات ليس لها خصائص حتى يتم ملاحظتها باستخدام كاشف. حتى هذه اللحظة ، توجد الجسيمات في عدة حالات في وقت واحد.

صحيح ، يقول بعض الخبراء المستقلينأن هناك ثغرة ثالثة لم يتم التخلص منها أثناء التجربة. والحقيقة هي أن الفصل العشوائي للإلكترونات مع لفات مختلفة قد لا يكون عشوائيًا تمامًا ، ولكن قد يحدث مع بعض الانتظام الخفي. لذا فمن السابق لأوانه التحدث بكل تأكيد حول انتهاك نظرية النسبية وخطأ أينشتاين.

في العام المقبل ، سيتم إجراء تجربة أكثر تقدمًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، حيث ستتحقق الكاشفات من خصائص الفوتونات من أجزاء مختلفة من المجرة - ربما لن تكون هناك أي ثغرات ثلاث هناك.

Source: https://habr.com/ru/post/ar385631/