Füüsika kuulsaima hukule määratud kassi, Schrödingeri kassi jaoks võib olla lootust.
Kvantfüüsikas subatomiliste osakeste imelikku olekut sümboliseerivas veidras mõttekatses on kastiga piiratud kass nii surnud kui ka elus kuni karbi avamiseni. Sel hetkel kukub kass kas surnult maha või piirdub õnnelikult.
Kunagi arvati, et see tõehetk on hetkeline ja täiesti ettearvamatu. Kuid 3. juuni ajakirjas Nature avaldatud uuringus said Yale'i füüsikud jälgida Schrödingeri kassi tegevuses, ennustada kassi saatust ja isegi päästa kassi enneaegse surma eest.
Selle uue leiu abil suutsid füüsikud "protsessi peatada ja kassi elusasse olekusse viia", rääkis Harvardi füüsik ja uuringu üks kaasautoreid Michel Devoret Live Science'ile.
Füüsikas on Schrödingeri kass mõtteeksperiment, mille käigus kass lüüakse kasti osakesega, millel on 50-50 tõenäosust laguneda. Kui osake laguneb, sureb kass; vastasel juhul elab kass. Kuni kasti avamiseni pole teil aimugi, mis kassiga juhtus, nii et ta eksisteerib nii surnud kui ka elus olekute superpositsioonis, samamoodi nagu elektronid ja muud subatomaalsed osakesed eksisteerivad samaaegselt mitmes olekus (näiteks mitme energiaga) tasemetel), kuni neid jälgitakse. Kui osake on vaadeldav ja valib juhuslikult ainult ühe energiatasandi, nimetatakse seda kvanthüppel. Füüsikud arvasid algselt, et kvanthüpped olid hetkelised ja diskreetsed: vaene! Ja äkki on osake ühes või teises olekus.
Kuid 1990ndatel hakkasid rohkem füüsikud kahtlustama, et osakesed järgivad hüppeliselt enne lõppseisundisse jõudmist sirget rada. Sel ajal polnud füüsikutel tehnoloogiat nende trajektooride jälgimiseks, ütles Lõuna-California ülikooli füüsik Todd Brun, kes uuringutega ei tegelenud. Sealt tulevadki sisse Devoret ja tema kaasautorid.
Yale'i füüsikud särasid aatomis eredat valgust ja jälgisid, kuidas valgus hajus kvanthüppe korral. Nad leidsid, et kvanthüpped olid pigem pidevad kui diskreetsed ja et hüpped erinevatele diskreetsetele energiatasanditele, mida hoitakse kindlatel "lennuteedel".
Kui füüsikud teadsid konkreetset olekut, millele aatom lähenes, suutsid nad seejärel lendu tagasi pöörata, rakendades jõudu õiges suunas ja paraja tugevusega, ütlesid autor ja Yale'i ülikooli füüsik Zlatko Minev. Ta lisas, et lennu edukal tagasipööramisel oli ülioluline hüppetüübi õige tuvastamine. "See on väga ebakindel," ütles Minev Live Science'ile.
Mõned füüsikud, nagu Brun, ei ole avastuse üle üllatunud: "See ei erine millegi poolest, mida keegi oli ennustanud," rääkis Brun Live Science'ile. "Huvitav on see, et nad viisid selle läbi eksperimentaalselt."
Uus leid on eriti oluline selliste uurimisrajatiste jaoks nagu Laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskus (LIGO), kus füüsikud jälgivad gravitatsioonilaineid, ütles Devoret. Nendes uurimisasutustes takistab osakeste ettearvamatus, mida nimetatakse ka kvantmüraks, teadlaste püüdlusi täpseid mõõtmisi teha.
"Nagu füüsikutele meeldib öelda, ei saa kvantmüra korral isegi Jumal teada, mida te mõõdate," sõnas Devoret. Uuringuid kasutades saavad füüsikud kvantmüra "vaigistada" ja teha täpsemaid mõõtmisi.
Osakesed ja Schrödingeri kassi saatus on pikas perspektiivis alati mõneti ettearvamatud, ütles Devoret. Tema ja ta kaasautorite peamine järeldus on, et nende saatusi saab jälgida ja ennustada, nagu nad juhtuvad.
"See on natuke nagu vulkaanipursked," selgitas Devoret, "need on pikas perspektiivis ettearvamatud. Kuid lühikese aja jooksul näete, millal üks hakkab purskama."
