Fisika kuantikotik fisika klasikorako urratsa

Parisko ENS edo “Ecole Normale Supérieure” erakundean diharduten Serge Haroche eta Jean-Michel Raymond zientzialariek beren taldearen laguntzaz saiakuntza interesgarria egin dute laborategian. American Physical Society erakundearen Physical Review Letters aldizkarian argitaratu dituzte emaitzak eta hor diotenez bada “deskoherentzia kuantiko” izeneko fenomeno fisikoa. Prozesu horrek, dirudienez, infinituki txikia den mundutik (fisika kuantikoaren mundutik) gure mundurako (fisika klasikoaren mundurako) trantsizioa segurtatzen du. Bi mundu horien arteko lotura da, beraz.

Objektu kuantikoaren bi egoera “gainjarriak” ikusi dituzte Coloradoko National Institute of Standards and Technology erakundeko zientzialariek. Argazkian atomo bera aldi berean bi leku desberdinetan (geziek markatutakoetan) ikus daiteke.

Azken hirurogeita hamar urteotan fisikariek eztabaida latzak izan dituzte teoria kuantikoak deskribatzen duen unibertso mikroskopikoa “ulertzeko” dugun gaitasunaz. Einsteinek, adibidez, fisika kuantikoa matematikoki zuzen zegoela uste zuen, baina deskribatzen zituen fenomeno bitxiak ez zituen egiazkotzat jotzen. Fenomeno bitxi horiek zirela eta, Richard Feynman-ek honakoa esan zuen: “Fisika kuantikoa inork ez du ulertzen”. ENSko saiakuntzan ordea, mundu mikroskopikoaren eta makroskopikoaren arteko zubia ikusi berri dute.

Mundu mikroskopikoaren eta makroskopikoaren arteko lotura

Bi mundu hauek lotzeko zailtasuna, fisika kuantikoak duen logika berezian datza. Bere legeek pertsona arruntek dituzten printzipioekin ez dute zerikusirik. Mundu kuantikoan partikula bera aldi berean bi lekutan egon daiteke (ziurgabetasunaren printzipioa). Gainera edozein partikula mikroskopiko aldi berean uhina ere bada (uhin/gorpuskulu bikoiztasuna).

Beraz, nola lotu fisika kuantikoaren legeez gobernatzen diren partikula elementalak eta hauetako askoren multzoak osatutako objektu makroskopikoa (aldizkari hau, adibidez)? Izan ere, aldizkari hau ez da aldi berean bi lekutan egoten eta ez da aldi berean objektua eta uhina.

Berilio-atomo kitzikatua. Unibertso kuantikoan objektua aldi berean bi egoeratan egon diteke. ENSko saiakuntzan, “barrunbe kuantikoan” uhin elektromagnetiko bat oso kitzikatutako berilio atomoaz (1) asaldatuta, bi egoera gainjarritan banatu da (2). 40 mikrosegundoren buruan, egoera horietako bat (3) desagertu egin da, bestearen mesedetan (4). Mundu kuantikotik errealitate klasikora “igarotze” hori orain arte ez zen inoiz zuzenean ikusi.

Garbi dago maila kuantikotik maila makroskopikora aldatzen denean materiaren portaera aldatu egiten dela, eta aldaketa hori nola gertatzen den ikusi dute, hain zuzen, zientzialari frantsesek.

Eman dezagun partikula elemental bat aldi berean bi leku desberdinetan dagoela. Atomoko elektroi bat jaurti daiteke, ezkerrera edo eskuinera joango den jakin gabe. Izan ere, teoria kuantikoaren arabera aldi berean bi norantzetan jaurtitzen da. Egoera kuantiko horretan bi egoera gainjarrita daude: ezkerrerako norantzakoa eta eskuinerako norantzakoa. Hala ere, bi neurgailu izango bagenitu (batak ezkerrekoa eta besteak eskuinekoa neurtzeko), oso denbora gutxi barru aparatu batek bakarrik detektatuko luke elektroia (eskuinekoak, adibidez). Eta guk aparatuak detektatu arte benetako norantza ez genekielako pentsatu al dugu elektroia bi norantzetan atera dela? Fisika kuantikoaren arabera, ez. Elektroia benetan aldi berean bi aldeetara abiatu da, bi egoerak (ezkerrekoa eta eskuinekoa) bat eginda zeudelako eta bereizterik ez zegoelako.

Neurketako unean “ezkerreko” eta “eskuineko” egoeren gainezarmeneko “deskoherentzia” gertatu da “eskuinekoaren” alde. Neurgailuei esker “errealitate” kuantikotik “errealitate” klasikora pasatu da. Neurketak berak fenomenoaren izaera aldatu egiten du. Bere koherentzia kuantikoa galdu eta klasiko bihurtzen da. Horregatik da zaila deskoherentziako prozesua somatzea.

Errealitate kuantikoa

Zientzialari askok partikula bera aldi berean errealitatean bi lekutan egotea ezinezkoa dela kontsideratzen badute ere, Estatu Batuetako Coloradoko National Institute of Standards and Technology erakundean gainezarritako bi egoerak “ikusi” egin dituzte. Dena den, ikerlariek egoera-gainezarmen horretatik egoera bakarrerako deskoherentzia hori ez zuten ikusi eta prozesu hori benetan ba ote zen zalantza egin zitekeen. ENSko taldeak ordea, deskoherentzi prozesu hori detektatu egin du eta inolako zalantzarik gabe frogatu dute ez dela eredu matematiko hutsa; mundu mikroskopikoaren “errealitatea” baizik.