ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: ไม่มีอนุภาคใดได้รับอันตรายในการทดลองนี้ นักฟิสิกส์พบวิธีนับโฟตอนขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวไปมาโดยไม่ทำลายพวกมัน นักวิจัยกล่าวว่าเทคนิคนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบผลกระทบทางควอนตัมที่จนถึงขณะนี้เป็นเพียงการเก็งกำไรเท่านั้นในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ การตรวจจับแสงมีความหมายเหมือนกันกับการดูดซับโฟตอนมาช้านาน โดยปกติแล้ว โฟตอนจะไม่มีอยู่จริงและพลังงานของแสงจะเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้า นักฟิสิกส์สามารถนับโฟตอนเดียวได้ แต่ไม่สามารถนับและเก็บไว้ได้
“จนถึงตอนนี้ เมื่อคุณวัดแสง มันเป็นกระบวนการทำลายล้าง”
Serge Haroche จาก École Normale Supérieure of Paris กล่าว ตอนนี้ Haroche และเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงวิธีการนับโฟตอนโดยไม่ทำลายในขณะที่พวกมันสะท้อนไปมาระหว่างกระจกสองบาน
ทีมของ Haroche เริ่มต้นด้วยการนำโฟตอนจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในช่องว่างระหว่างตะแกรงที่เคลือบด้วยไนโอเบียมสองแผ่น ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1 เคลวิน ไนโอเบียมกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด ซึ่งทำให้หน้าจอกลายเป็นกระจกที่สมบูรณ์แบบ โฟตอนสามารถสะท้อนกลับไปกลับมาได้ถึงพันล้านครั้ง โดยค้างอยู่ในกระจกเงาเป็นเวลานานกว่าหนึ่งในสิบของวินาที
จากนั้น ทีมงานได้ยิงอะตอมของรูบิเดียมทีละอะตอมผ่านเส้นทางของโฟตอน อะตอมอยู่ในสถานะตื่นเต้นมาก ซึ่งอิเล็กตรอนของพวกมันไวเป็นพิเศษต่อสนามไฟฟ้าของโฟตอน อิเล็กตรอนตอบสนองด้วยการเปลี่ยนจังหวะของวงโคจร โดยพื้นฐานแล้วทำหน้าที่เป็นมือของนาฬิกาขนาดเล็ก ปริมาณการเลื่อนเป็นสัดส่วนกับจำนวนโฟตอนระหว่างกระจกทั้งสอง
ความไม่แน่นอนของควอนตัมทำให้ไม่สามารถระบุจำนวนโฟตอนได้อย่างชัดเจนในช่วงเริ่มต้นของการทดลอง การวัดอิทธิพลของโฟตอนต่ออะตอมของรูบิเดียมเดี่ยวทำให้ได้ข้อมูลที่ไม่สมบูรณ์เกี่ยวกับจำนวนโฟตอนเท่านั้น แต่หลังจากที่นักวิจัยยิงอะตอมประมาณ 100 อะตอมผ่านห้องนี้—ได้รับข้อมูลและลดความไม่แน่นอนในแต่ละขั้นตอน—จำนวนโฟตอนที่รวมกันเป็นค่าที่แน่นอน การวัดครั้งต่อมายืนยันจำนวนนั้น จนถึงตอนนี้ ทีมงานสามารถนับโฟตอนได้ถึงเจ็ดตัว Haroche กล่าว
ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา
สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล
ติดตาม
ในขณะที่โฟตอนไม่ตาย ชีวิตของพวกมันจะไม่เหมือนเดิม ในการทดลองใดๆ การวัดปริมาณทางกายภาพด้วยความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ความคลุมเครือเพิ่มขึ้นในปริมาณที่เกี่ยวข้อง ในกรณีนี้ การได้รับจำนวนโฟตอนอย่างแม่นยำต้องสูญเสียความรู้เรื่องเวลาหรือเฟสสัมพัทธ์ของการผันผวนคล้ายคลื่นของโฟตอน การค้นพบนี้ปรากฏในวารสาร Natureฉบับวันที่ 23 ส.ค.
David Hume จาก National Institute of Standards and Technology ใน Boulder, Colo กล่าวว่าผลลัพธ์ที่ได้คือ “การสาธิตกระบวนการวัดในกลศาสตร์ควอนตัมอย่างสง่างาม”
การทดลองเน้นแง่มุมที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักของฟิสิกส์ควอนตัม: เมื่อปริมาณเปลี่ยนจากสถานะคลุมเครือเป็นค่าที่แม่นยำ การเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นทีละน้อย ด้วยวิธีนี้ การวัดสามารถดึงข้อมูลบางส่วนได้(SN: 5/12/07, p. 292 ) Haroche กล่าวว่าการตั้งค่าของทีมอาจเป็นวิธีการทดสอบปรากฏการณ์ควอนตัมใหม่ที่โฟตอนที่ครอบครองหลายสถานะพร้อมกัน Haroche กล่าวว่า “ตำราฟิสิกส์ควอนตัมมีภาพประกอบจากการทดลองทางความคิด “ตอนนี้เรากำลังทำการทดลองเหล่านั้นอยู่”
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
