אתר זה עושה שימוש בעוגיות על מנת להבטיח לך את חוויית הגלישה הטובה ביותר.
בין הקוונטים לאיינשטיין: בבן גוריון שמו שעון אחד בשני מקומות בו זמנית צילום: שאטרסטוק

בין הקוונטים לאיינשטיין: בבן גוריון שמו שעון אחד בשני מקומות בו זמנית

במחקר שהתפרסם בסוף השבוע בכתב העת המדעי SCIENCE מתאר צוות החוקרים בראשותו של פרופ' רון פולמן כיצד ההישג יאפשר בעתיד לחקור את תפקידו של הזמן בפעילות היקום

09.08.2015, 10:13 | מיקי גרינפלד

למקרה ששקלתם בכובד ראש - תמה התקופה של שני שעוני קיר, אחד לכל חדר. חוקרים מאוניברסיטת בן גוריון שבנגב הצליחו לעשות את הבלתי יאומן ולייצר שעון שיכול להיות בשני מקומות באותו הזמן.

בנימה רצינית יותר, מדובר במחקר שפורסם במהדורת כתב העת SCIENCE בסוף השבוע. צוות מחקר באוניברסיטת בן-גוריון שבנגב, בראשותו של פרופ' רון פולמן, מתאר במאמר כיצד הציבו שעון אטומי בשני מקומות שונים בו זמנית – הישג שיקדם את תפקידו של הזמן בפעילות היקום.  

קראו עוד בכלכליסט

המחקר עשוי לתרום בבין היתר להבנת הקשר בין תורת היחסות הכללית של איינשטיין לבין תורת הקוונטים - המהפכות הגדולות בפיסיקה של המאה ה-20, אשר בשדה המדעי נעשים ניסיונות רבים לאחד ביניהן או לכל הפחות להבין את הקשר ביניהן.

החוקרים החברים במעבדת השבב האטומי של אוניברסיטת בן גוריון לקחו אטום והפכו אותו לשעון אטומי, בדומה לזה הנמצא במערכות טכנולוגיות שונות. את האטום האמור העבירו דרך מכשיר שמסוגל לגרום לו להיות בשני מקומות בו-זמנית - האינטרפרומטר, הפועל לפי עקרונות תורת הקוונטים.

לפי תורת הקוונטים הסטנדרטית הזמן מתקדם באותו קצב בכל המקומות ביקום, בעוד שלפי תורת היחסות הכללית של אינשטיין הזמן לא מתקדם באותו קצב בכל מקום מכיוון שהזמן מושפע מכוחות גרביטציוניים של מסות גדולות כמו כדור הארץ. החוקרים שאלו, אם כן, מה יקרה לשעון שנמצא בו-זמנית בכמה מקומות שבהם הזמן מתקדם בקצב שונה לאחר שגורמים לו שוב להיות רק במקום אחד.

צוות המחקר הראה שבמצב מוזר זה מתקבלות תופעות חדשות שייתכן שבעתיד יסבירו כיצד לתורת היחסות הכללית יש תפקיד חשוב בגבול בין העולם הקוונטי, שבו מותר לגוף להיות בכמה מקומות בו-זמנית, לבין העולם הקלאסי (העולם היום יומי שלנו שבו הגופים גדולים), שבו אסור לגוף להיות בכמה מקומות בו-זמנית. המחקר רומז כי ייתכן שחלקיק, כמו אלקטרון למשל, יכול לעבור מהעולם הקוונטי לעולם הקלאסי בעזרת תורת היחסות הכללית.

צוות המחקר מתייחס לבעיה הטמונה בניסיון לפרש את הסיטואציה האמורה בשפה יומיומית, כמו בכל מקרה של תיאור מצב קוונטי – "המציאות המוזרה של העולם הקוונטי ניתנת כנראה לתיאור מדויק רק דרך המתמטיקה", על פי הצוות.

בלשון מדעית, במקום לומר שגוף כלשהו (שעון במקרה זה) היה במספר מקומות בו זמנית, נהוג לומר שהגוף נמצא בסופרפוזיציה קוונטית במרחב. בניסוח מעט שונה, ניתן לומר כי השעון נמצא במצב שבו הוא חש את המתרחש בשני המקומות בו-זמנית.

פרופ פרופ' רון פולמן במעבדתו באוניברסיטת בן-גוריון | צילום: דני מכליס, אוניברסיטת בן-גוריון פרופ

מבחינה טכנית, הצוות השתמש בטכנולוגיות מתקדמות של קירור אטומים בעזרת לייזרים, כך שאטומים ייכנסו לתחום הקוונטי שבו המצב המאפשר לאטום להימצא בכמה מקומות בו-זמנית יכול לשרוד לזמנים ארוכים מספיק בשביל לקיים את הניסוי.

האטומים קוררו לטמפרטורה קרובה מאד לאפס המוחלט (-273 C). לאחר מכן נחשפו האטומים לשדות מגנטיים חזקים ודבר זה הציב את האטומים בשני מקומות בו-זמנית.

במקביל, הועברו האטומים למצב שבו הם יכולים לשמש כשעון אטומי שמודד זמן. דבר זה מבוצע על ידי מניפולציה של המצבים הפנימיים של האטום שמורכבים ממגוון של אנרגיות ותנע זויתי (התנע המשויך לאלקטרון הסובב סביב הגרעין-Angular momentum).

צוות המחקר של פרופ' פולמן כלל את הסטודנט לדוקטורט יאיר מרגלית, את הבתר-דוקטורנטים דר' ציפן זו ודר' שמעון מכלוף, וכן את החוקרים דר' יונתן יפה ודר' דניאל רורליך.

 , צילום: שאטרסטוק צילום: שאטרסטוק  , צילום: שאטרסטוק

שיתוף בטוויטר שיתוף בוואטסאפ שיתוף בפייסבוק שיתוף במייל

תגיות

40 תגובות לכתיבת תגובה לכתיבת תגובה

38.
תורת הקוונטים
100 שנים ויותר, ותורת הקוונטים הצליחה לפתור רק את אטום המימן (שגם בוהר פתר) ואטום ההליום עם קירובים. אין שום מוצר, לא הנדסי, לא כימי, ביולוגי או פיסיקלי המשתמש בתורת הקוונטים (זה שמוסיפים את המילה קוונטי כדי לקדם מענקי מחקר לא משכנע אותי). כל השטויות של החתול של שרדינגר וכו' הן שטויות. גם אדם יכול להמצא במצב שאין בו וודאות אם יחיה או ימות ובעזרת עזרה רפואית מיידית חייו ניצלים. אני לא הדיוט (במענה לתגובות שיתכנו) ובעל תואר בפיסיקה מאוניברסיטה מכובדת.
איש1  |  26.02.18
36.
לבוריס (31)
אני לא יודע אם זה היה שם קודם או שהכתבה עודכנה, אבל כעת מופיע שם הניסוח הבא: "בניסוח מעט שונה, ניתן לומר כי השעון נמצא במצב שבו הוא חש את המתרחש בשני המקומות בו-זמנית" אני מקווה שאת הניסוח הזה אתה מקבל? כעת נשאלת השאלה האם העובדה שהוא מושפע וחש את המתרחש בכל אותן המקומות בעת ובעונה אחת אומרת שהוא למעשה נמצא בכל אותן המקומות? בעיני כן, אבל אם אתה מתעקש שזו אינה פרשנות סבירה, אני מוכן להסכים איתך על הניסוח שלעיל. אם גם הניסוח הנ"ל אינו מקובל עליך, אז כיצד תוכל להסביר את העובדה שבניסוי הסדקים שהזכרתי גם כאשר אין שום מדידה ישירה של החלקיק (החלקיק לא עבר בחריץ שנבדק) הוא חש את המדידה שהתרחשה בחריץ השני ומשנה את תכונותיו בהתאם? וכן, תורת הקוואנטים אומרת לי הרבה יותר מאשר מה ההסתברות למצוא את החלקיק במקום מסויים. אם טענתך היתה נכונה, אזי כל הרעיון של מחשוב קוונטי למשל היתה מופרכת, שהרי כל הרעיון שם הוא שהQ-BIT נמצא בכל המצבים האפשריים ביחד, ולכן ניתן לחשב את כל הפתרונות האפשריים בעת ובעונה אחת.
אני מ-12  |  10.08.15
לכל התגובות