3883
Одна з найцікавіших загадок сучасної фізики полягає в тому, чому дивні квантові ефекти бездоганно працюють у світі елементарних частинок, але майже ніколи не проявляються у звичних великих об’єктах. Новий експеримент у підземній лабораторії Гран-Сассо в Італії допоміг відсіяти одну з популярних гіпотез, яка намагалася пояснити цей перехід від мікросвіту до макросвіту.
Йдеться про явище декогеренції — поступову втрату квантової суперпозиції. Саме воно, за сучасними уявленнями, не дозволяє макроскопічним об’єктам поводитися так, як поводяться електрони, фотони чи атоми. У популярній формі цю проблему часто пояснюють через парадокс кота Шредінгера, який у межах квантової моделі нібито може бути водночас у двох станах.
Фізики перевірили стару модель угорського теоретика Фріг’єша Каройгазі, створену ще у 1960-х роках. Вона припускала, що сама тканина простору-часу має неминучі мікроскопічні коливання, а саме вони поступово руйнують квантові стани більших об’єктів. Якби ця ідея була правильною, надчутливі прилади мали б побачити слабке електромагнітне випромінювання, яке супроводжує такий процес.
Для перевірки дослідники використали кристал надчистого германію, поміщений у багатошаровий захист зі свинцю та міді. Лабораторія Гран-Сассо розташована глибоко під горою, тож товща породи відсікає значну частину космічного фону й дає змогу працювати з надзвичайно слабкими сигналами, які було б практично неможливо зафіксувати на поверхні.
Прилад збирав дані протягом 62 днів, але очікуваного випромінювання не виявив. Саме ця «тиша» і стала головним результатом дослідження. Вона не закриває питання про природу межі між квантовим та звичайним світом, але показує, що одна з найстаріших і найобговорюваніших моделей, імовірно, не працює в тому вигляді, як її уявляли теоретики.
Науковці наголошують: відсутність сигналу — це не поразка, а нормальний і важливий науковий результат. Коли експериментально вдається виключити популярну гіпотезу, коло можливих пояснень стає вужчим, а наступні дослідження можна будувати точніше. Саме так фундаментальна фізика поступово просувається вперед — не лише через гучні відкриття, а й через ретельну перевірку старих ідей.
Окрему цінність ця робота має для ширшої проблеми квантової гравітації. Фізики досі не мають єдиної узгодженої теорії, яка поєднала б квантову механіку та загальну теорію відносності. Будь-який експеримент, що дозволяє відсікти одну з можливих моделей такої взаємодії, допомагає точніше окреслити напрямки подальших пошуків.
Іншими словами, експеримент у Гран-Сассо не дав простої відповіді на запитання, чому навколишній світ не поводиться квантово. Але він зробив дещо не менш важливе: забрав із поля зору одну з привабливих, але, схоже, хибних ідей. А для науки це часто означає реальний прогрес.
