Det kan være et håpskorn for fysikkens mest berømte dødsdømte katte, Schrödingers katt.
I det bisarre tankeeksperimentet som symboliserer den rare tilstanden til subatomære partikler i kvantefysikken, er en katt som er innelukket i en boks både død og levende til boksen er åpnet, på hvilket tidspunkt katten enten faller død om eller rammer lykkelig unna.
En gang trodde man at dette sannhetsøyeblikket var øyeblikkelig og helt uforutsigbart. Men i en studie publisert 3. juni i tidsskriftet Nature, kunne Yale-fysikere se Schrödingers katt i aksjon, forutsi kattens skjebne og til og med redde katten fra en utidig død.
Med dette nye funnet kunne fysikerne "stoppe prosessen og føre katten tilbake til sin levende tilstand", sa Michel Devoret, en fysiker ved Harvard og en av studiens medforfattere, til Live Science.
I fysikken er Schrödingers katt et tankeeksperiment der en katt er fanget i en kasse med en partikkel som har 50-50 sjanse for å råtne. Hvis partikkelen forfaller, dør katten; ellers lever katten. Inntil du åpner boksen, har du imidlertid ingen anelse om hva som skjedde med katten, så han eksisterer i en superposisjon av både døde og levende tilstander, akkurat som elektroner og andre subatomiske partikler samtidig eksisterer i flere tilstander (for eksempel flere energi nivåer) til de er observert. Når en partikkel blir observert og tilfeldig velger å okkupere bare ett energinivå, kalles det et kvantehopp. Fysikere trodde opprinnelig at kvantehopp var øyeblikkelig og diskret: Poof! Og plutselig er partikkelen i en eller annen tilstand.
Men på 1990-tallet begynte flere fysikere å mistenke at partiklene følger en lineær bane når de tar hoppet, før de kom inn i deres endelige tilstand. På den tiden hadde ikke fysikere teknologien til å observere disse banene, sa Todd Brun, en fysiker ved University of South California, som ikke var involvert i forskningen. Det er her Devoret og hans medforfattere kommer inn.
Yale-fysikerne skinte et sterkt lys mot et atom og observerte hvordan lyset spredte seg mens kvantehoppet skjedde. De fant ut at kvantehoppene var kontinuerlige i stedet for diskrete, og at hopp til forskjellige diskrete energinivåer holdt til spesifikke "fly" -stier.
Når fysikerne visste den spesifikke tilstanden atomet nærmet seg, kunne de deretter snu den flykten ved å bruke en styrke i akkurat riktig retning med akkurat den rette styrken, sa hovedforfatter og Yale University-fysiker Zlatko Minev. Å identifisere hopptypen på riktig måte var avgjørende for å kunne reversere flyreisen, la han til. "Det er veldig prekært," sa Minev til Live Science.
Noen fysikere, som Brun, er ikke overrasket over funnet: "Dette er ikke forskjellig fra noe noen hadde spådd," sa Brun til Live Science. "Det interessante er at de gjennomførte det eksperimentelt."
Det nye funnet er spesielt viktig for forskningsfasiliteter som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), der fysikere observerer gravitasjonsbølger, sa Devoret. På disse forskningsfasilitetene er uforutsigbarhet av partikler, også kalt kvantestøy, forskerens innsats for å gjøre nøyaktige målinger.
"Som fysikere liker å si, med kvantestøy, kan ikke engang Gud vite hva du vil måle," sa Devoret. Ved å bruke forskningen kan fysikere "dempe" kvantestøy og gjøre mer nøyaktige målinger.
Partikler, og skjebnen til Schrödingers katt, vil alltid være noe uforutsigbar på lang sikt, sa Devoret. Han og hans medforfatteres viktigste funn er at skjebnen deres kan observeres og spås når de skjer.
"Det er litt som vulkanutbrudd," forklarte Devoret, "de er uforutsigbare på lang sikt. Men på kort sikt kan du se når en er i ferd med å bryte ut."
