În ultimii opt ani, doi cercetători francezi au studiat mişcarea picăturilor de ulei aflate într-o baie de ulei ce vibra pentru a observa comportamentul lor unic. Ceea ce pare a fi un experiment de liceu a furnizat, de fapt, o primă dovadă a faptului că particularităţile ciudate ale lumii cuantice pot fi reproduse la o scară macroscopică.
În prezent mai mulţi cercetători se întreabă dacă experimentele realizate cu baia de ulei pot ajuta la înţelegerea mecanicii cuantice şi mai exact de ce particulele se pot comporta ca unde şi, de asemenea, de ce undele se pot manifesta ca particule.
În ediţia din această lună a Physics World, Jon Cartwright a analizat mai atent unele experimente cheie efectuate de doi cercetători francezi, dar a constatat că nu toţi fizicienii din domeniul mecanicii cuantice sunt convinşi că acestea vor ajuta la o înţelegere mai profundă a caracteristicilor lumii cuantice.
Fizicianul francez Louis de Broglie a fost primul care a descris dualitatea undă-corpuscul în anul 1926, dar fenomenul a fost foarte greu de înţeles pentru că nimeni nu a observat vreodată ceva ce poate fi atât particulă cât şi undă în lumea de zi cu zi.
Asta până în anul 2005, atunci când Yves Couder şi Emmanuel Fort au constatat că atunci când picături de ulei sunt eliberate la suprafaţa unei băi de ulei care vibrează, acestea încep să ricoşeze în sus şi în jos în loc de a se scufunda în lichid, creând o serie de unde sub ele. Prin modificarea amplitudinii acestor vibraţii, ei au reuşit să facă ca picăturile de ulei să se aşeze în vârful acestor unde şi să salte în jurul băii de ulei.
Aceste picături-undă sau „plimbăreţi", aşa cum le-au numit cercetătorii, par a reprezenta o primă dovadă a dualităţii undă-particulă care se manifestă la o scară macroscopică. Undele nu ar putea exista fără picături şi picăturile nu s-ar putea deplasa fără unde.
În anii ce au urmat după experimentele iniţiale, Couder şi Fort au folosit baia de ulei pentru a efectua mai multe experimente clasice din mecanica cuantică, inclusiv experimentul cu fanta dublă al lui Young, şi au constatat că „plimbăreţii" prezintă multe similitudini cu obiectele folosite în experimentele originale.
O caracteristică a mecanicii cuantice pe care analogia cu „plimbăreţi" nu reuşeşte să o reproducă se referă la inseparabilitatea cuantică, cel mai ciudat fenomen cuantic care descrie modul prin care starea fizică a două particule poate fi strâns legată, indiferent de cât de departe se află acestea în spaţiu.
Pentru ca acest fenomen să se producă, o undă trebuie să se propage într-un număr foarte mare de dimensiuni spaţiale astfel încât particulele să se poată influenţa una pe alta pe distanţe mari, cu o viteză mai mare decât cea a luminii. Cu toate acestea, într-un experiment bazat pe „plimbăreţi" undele vor ocupa întotdeauna doar două dimensiuni spaţiale, date de lungimea şi lăţimea rezervorului de ulei.
„Dacă cineva consideră că inseparabilitatea cuantică reprezintă o caracteristică centrală a teoriei cuantice, atunci trebuie să ţină cont că ea nu poate fi reprodusă într-un sistem pe bază de „plimbăreţi", afirmă Tim Maudlin de la New York University pentru Physics World.
Într-adevăr, redactorii revistei au contactat un număr de fizicieni care activează în domeniul mecanicii cuantice şi au constatat că cele mai mulţi dintre aceştia sunt sceptici asupra faptului că sistemele bazate pe „plimbăreţi" ar putea explica misterele lumii cuantice.
Referindu-se la întrebarea dacă cercetările întreprinse de Couder şi Fort ar putea inspira fizicienii pentru a găsi o teorie mai profundă decât cea a mecanicii cuantice, Cartwright a concluzionat: „este prea devreme pentru a ne pronunţa, dar un lucru pare evident: de fiecare dată când cercetătorii studiază aceste experimente, ei descoperă tot mai multe moduri prin care „plimbăreţii" prezintă caracteristici ce relevă presupusul comportament cuantic".
Traducere de Cristian-George Podariu după oil-mysteries-quantum-world cu acordul editorului
