Menu Menu

Các nhà khoa học tạo ra bước đột phá lịch sử trong vướng víu lượng tử

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven đã phát hiện ra một loại rối lượng tử mới, cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về một hiện tượng kỳ lạ khiến các hạt được liên kết nội tại với nhau qua khoảng cách vũ trụ.

Chúng ta sắp giải thích một hiện tượng khoa học đã từng khiến một Albert Einstein nào đó mắc lừa, vì vậy hãy lấy một cốc cà phê và bắt đầu.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven đã hoàn thành một nghiên cứu đáng kinh ngạc làm sáng tỏ phần nào bí ẩn của sự vướng víu lượng tử.

Nói một cách đơn giản, điều kỳ diệu gây tò mò này đề cập đến ý tưởng rằng các nguyên tử – viên gạch xây dựng của mọi vật chất đã biết – có thể liên kết với nhau về bản chất, ngay cả khi cách nhau hàng tỷ năm ánh sáng. Bất chấp những khoảng cách khó hiểu giữa chúng, một thay đổi gây ra ở một bên về mặt lý thuyết sẽ ảnh hưởng đến bên còn lại. Điên phải không?

Vì lợi ích của tỷ lệ, hãy hình dung hai viên xúc xắc ở các phía khác nhau của hành tinh. Hãy tưởng tượng rằng mỗi lần ném cả hai, chúng có tổng cộng 7 quả với tỷ lệ thành công 100%. Điều này là do họ đang giao tiếp ngay lập tức thông qua quá trình vướng víu.

Ý tưởng ban đầu được đưa ra bởi bộ óc thông minh của nhà vật lý John Bell vào năm 1964, khiến những người có tầm nhìn xa trông rộng bối rối. Einstein, người đã mô tả kết luận về sự vướng víu của mình là 'hành động ma quái ở khoảng cách xa'.

Chỉ được phê chuẩn bởi các nhóm nghiên cứu gần đây nhất 2015, Định lý cơ bản của Bell kể từ đó đã được khám phá trong một số thí nghiệm nổi tiếng. Các bước đột phá mới nhất do các nhà khoa học tại Brookhaven đạt được đã thu được một cái nhìn thoáng qua chưa từng có về bản chất mơ hồ của các nguyên tử.

Các khám phá diễn ra tại Máy Va chạm Ion Nặng Tương đối tính, một cơ sở đặc biệt ở Brookhaven, New York, có khả năng gia tốc các nguyên tử tích điện (được gọi là ion) lên tốc độ gần như ánh sáng.

Khi các ion này va chạm hoặc đi ngang qua nhau, tương tác của chúng tiết lộ nhiều hơn về hoạt động bên trong của các nguyên tử và đưa chúng ta đến gần hơn với việc khám phá những bí mật lớn nhất của vũ trụ và các định luật khó hiểu của cơ học lượng tử.

Trong các cuộc kiểm tra về sự vướng víu trước đây, các nhà khoa học chỉ quan sát thấy các hạt thuộc cùng một nhóm và cùng điện tích đồng bộ hóa trong các hành vi như quay hoặc động lượng. Ví dụ, photon, không có điện tích hoặc electron và mang điện tích âm, đã được phát hiện là liên kết cách nhau hàng tỷ năm ánh sáng.

Tuy nhiên, bước đột phá mới nhất này ở NYC đã thay đổi đáng kể nhận thức của chúng ta về sự vướng víu, với khám phá rằng hiện tượng này trên thực tế có thể xảy ra ở hai hạt có điện tích khác nhau.

“Chưa từng có bất kỳ phép đo nào trong quá khứ về sự giao thoa giữa các hạt có thể phân biệt được,” nói Daniel Brandenburg, một giáo sư vật lý tại Đại học Bang Ohio, đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

Brandenburg và các đồng nghiệp của ông đã ghi lại sự kiện này bằng cách sử dụng máy dò hiện đại có tên là Máy theo dõi điện từ tại RHIC (hoặc STAR) để ghi lại các tương tác của các ion vàng di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.

https://twitter.com/WanderZer0/status/1232796286757277697?s=20&t=_2fz8u72__PFM-DL0Edz7A

Các đám mây photon bao quanh các ion và tương tác với các gluon hiện diện – một hạt giữ các hạt nhân nguyên tử lại với nhau. Từ đây, hai hạt hoàn toàn là hai hạt được sinh ra gọi là pion, và đây là nơi chứng kiến ​​bước đột phá về sự vướng víu.

STAR đã giúp đo các thuộc tính chính của cả hai, bao gồm vận tốc và góc va chạm, cũng như sự sắp xếp gluon riêng lẻ của chúng. Từ đó xác định cả hai có tội danh khác nhau nhưng vẫn vướng vào nhau.

“Bằng cách xem xét các hạt nhân khác nhau và bằng cách xem xét quá trình này với độ chính xác cao hơn, chúng ta có thể bắt đầu tìm hiểu ngày càng nhiều chi tiết hơn,” Brandenburg kết luận. 'Những gì chúng tôi đã làm ở đây là một bằng chứng về khái niệm, nhưng còn rất nhiều cơ hội nữa.'

Muốn lặp lại kỹ thuật này tại RHIC và các cơ sở khác như Máy Va chạm Hadron Lớn ở Thụy Sĩ, Brandenburg quyết tâm khám phá bí mật của hạt nhân nguyên tử.

Điện toán lượng tử có bao giờ thực sự cất cánh trong thế giới thực không? Có vẻ như chúng ta đang tiến gần hơn đến việc tìm hiểu.

Khả Năng Tiếp Cận