تجربة تثبت أن تأثير الميكانيكا الكمومية يصل إلى ما بعد 600 كم

ألغاز صغيرة من حولنا

النيوترينو هو جسيم تحت ذري (أصغر من الذرة) قادر على المرور عبر المادة بدون أن يتغير أو يترك أثراً. في الواقع، فإن ملايين النيوترينوات تعبر جسدك في هذه اللحظة بالضبط.

على الرغم من الطبيعة المراوغة للنيوترينوات، فإن النظريات تقترح أنها تلعب دوراً كبيراً في تشكيل الكون، وأنها في الحقيقة المرشح الأول في أحد التفسيرات المطروحة للمادة المظلمة: نظريةالمادة المظلمة الساخنة، على الرغم من أنه يعتقد أنها لا تشكل المادة المظلمة لوحدها وأننا ما زلنا بحاجة لنظرية المادة المظلمة الباردة.

على أي حال، فإن فهمنا للنيوترينوات هو الأقل من بين كل الجسيمات الأساسية في الفيزياء، وقد تأرجحت النظريات حولها عبر التاريخ من اتجاه إلى الاتجاه المعاكس تماماً.

ساد الاعتقاد لوقت طويل أن ليس لها كتلة، الأمر الذي أثبت أنه خطأ. كان يعتقد أيضاً أن أنواع النيوترينوات (الكترون، ميون، تاو) يفرضه أصل كل نيوترينو محدد، ولكن البحث استمر بعد عدة اختبارات أظهرت نتائج تتناقض مع هذه الفكرة. في السنة الماضية، أثبتت إحدى الدراسات هذا الافتراض بشكل نهائي، وأن النيوترينوات تتذبذب، وأنها بالتالي في حالة من التراكب، وهو أحد النماذج الكثيرة من الميكانيكا الكمومية والتي تتناقض تماماً مع قوانين الفيزياء الكلاسيكية.

إن تذبذب النيوترينوات يعني، أنه ليس لها هوية أو "نكهة" محددة، وأنها تتغير من نوع آخر خلال حياتها. وفي السنة الماضية، منحت هذه الدراسةجائزة نوبل في الفيزياء لمؤلفيها تاكاكي كاجيتا من جامعة طوكيو في كاشيوا، اليابان، وآرثر ب. ماكدونالد من جامعة كوين في كينغستون، كندا، تماماً كالدراسة الأصلية التي أثبتت الدراسةالحالية عدم صحتها. (إضافة لدراستين عن النيوترينو أيضاً)

 

تأثير كمومي على المستوى الماكروي

حالياً، أجرى فيزيائيون من إم آي تي تجربة تثبتامتداد ذبذبة النيوترينو على مئات الأميال، وهي أطول مسافة اختُبرت فيها تأثيرات الميكانيكا الكمومية وتم إثباتها، وقد أخذ التراكب مفعوله عبر مئات الأميال بين إيلينوي ومينيسوتا.

استخدم الباحثون البيانات من عملية البحث عنالتذبذب النيوترينوي باستخدام الحاقن الأساسي أو (MINOS) التي أجريت في مختبر فيرمي Fermilab، وهي تجربة تولّد النيوترينوات ببعثرة جسيمات أخرى عالية الطاقة من منشأة في شيكاغو، ثم تطلقها باتجاه كاشف في مينيسوتا على بعد 456 ميل (644 كم تقريباً). ووجدوا أن النيوترينوات غادرت إيلينوي بنكهة معينة، ووصلت إلى مينيسوتا بنكهة مختلفة تماماً.

يقول ديفيد كايزر، البروفسور في تاريخ العلم وبروفسور الفيزياء في إم آي تي: "المدهش في الأمر أن أغلبنا يظن أن الميكانيكا الكمومية تنطبق فقط على المقاييس الصغيرة، ولكن تبين أن الهروب من آثار الميكانيكا الكمومية مستحيل، حتى بالنسبة لعمليات تجري على امتداد مسافات كبيرة. لا يمكننا أن نوقف التوصيف بالميكانيكا الكمومية حتى عندما تتغير الأشياء من حالة إلى حالة، بعد أن تكون قد قطعت مئات الأميال. أعتقد أنه أمر مذهل حقاً"