Физики впервые проверили квантовую физику на межзвездных расстояниях

Нобелевский лауреат Алан Гут и ряд других известных физиков заявляют о первой проверке постулатов квантовой механики на галактическом уровне, используя источники света, удаленные друг от друга на 600 световых лет, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters. "При проверке квантовых теорий скептики всегда выдвигают один очень сложный и интересный вопрос – насколько мы свободны в выборе частиц, которые мы используем для проведения наших замеров. Возможно, что их выбор очень ограничен, что создает иллюзию "запутанности" состояний частиц, которой на самом деле нет. В данном случае мы "свалили" право такого выбора на саму Вселенную. И, извини, Эйнштейн, но ты не прав", — заявил Эндрю Фридман (Andrew Friedman) из Массачусетского технологического института (США). Открытие контринтуитивных принципов квантовой механики в 20 годах прошлого века заставило многих физиков, в том числе и Альберта Эйнштейна, подозревать, что их необычная работа объясняется некими неизвестными нам принципами и скрытыми переменными, которые можно описать языком классической физики. В 60 годах появилось иное объяснение необычности квантовой механики, изложенное британским ученым Джоном Беллом. Главным аргументом Эйнштейна и его сторонников было то, что знаменитый физики называл "призрачным действием на расстоянии" – невозможный с точки зрения теории относительности феномен того, что связанные друг с другом на квантовом уровне частицы, удаленные друг от друга на большие расстояния, будут менять свои свойства одновременно. Через 30 лет после формулировки этого парадокса Белл нашел способ его экспериментально проверить, наблюдая за движением и свойствами квантово связанных частиц, движущихся на большом расстоянии друг от друга. За последние 30 лет физики провели множество экспериментов, которые стабильно показывали, что Эйнштейн был не прав, однако многих скептиков это не убедило. Алан Гут (Alan Guth), нобелевский лауреат из MIT, предложили наиболее строгую и "далекую" на сегодняшний день проверку этих выкладок Белла, используя в качестве источников света две далеких звезды в нашей Галактике – HIP 56127 и HIP 105259, удаленные друг от друга и от нас на сотни световых лет. Для проведения подобных наблюдений ученые подключили свое оборудование к двум телескопам, оснащенных специальными светофильтрами, пропускавшими или красный, или синий свет. Эти фотоны ученые пропускали через специальный набор отражателей и световодов, который работал как своеобразный генератор случайных чисел, определявший то, каким из двух способов ученые измеряли свойства двух запутанных фотонов, отделенных друг от друга на километр. Зачем Гут и его коллеги использовали свет звезд? Дело в том, что длина волны, которой обладает тот или иной фотон, определяется в момент его выхода на поверхность звезды, испустившей его, и не меняется до того времени, пока он не достигнет Земли и не попадет в наш глаз или на матрицу телескопа. Это гарантирует то, что фотоны, свойства которых ученые измеряют, попали к нам в том виде, в котором они родились 600 или более лет назад среди множества других фотонов, на расстоянии в триллионы километров от Земли и друг от друга. Соответственно, экспериментатор не мог влиять на определение их "цвета", так как его в тот момент просто не существовало, и никакие силы природы, неизвестные нам, не могли связать свойства фотонов на таких больших временных и пространственных дистанциях таким образом, чтобы запутанные частицы случайным образом "казались" нам связанными. Наблюдения, проведенные командой Гута, показали, что "незримая связь" между фотонами действительно существовала, и что вероятность ошибки при замерах не превышала 10 в минус 33 степени (1 шанс из 1000000000000000000000000000000000 попыток). Соответственно, можно говорить о том, что квантовая механика работает и на очень больших расстояниях и космологических масштабах. В ближайшее время ученые планируют провести похожий эксперимент, используя свет квазаров – активных ядер далеких галактик – удаленных от нас на миллиарды световых лет.