Эксперимент на свободной орбите с лазерной интерферометрией рентгеновских лучей
Эксперимент на свободной орбите с рентгеновскими лучами лазерной интерферометрии ( FELIX ) [1] относится к категории экспериментов, исследующих, могут ли макроскопические системы находиться в состояниях суперпозиции . Первоначально он был предложен физиком Роджером Пенроузом в его книге 2004 года « Дорога к реальности » специально для того, чтобы доказать, происходят ли нетрадиционные процессы декогеренции , такие как гравитационно-индуцированная декогеренция или спонтанный коллапс волновой функции квантовой системы .
Позднее эксперимент был пересмотрен и перенесен в настольный режим [2] [3] , и в случае успеха предполагалось, что в результате суперпозиции образовалась бы масса примерно 1014 атомов , что примерно на девять порядков больше, чем любая суперпозиция, наблюдавшаяся до того времени (2003 г.).
Конфигурация
Предлагаемая экспериментальная установка в основном является вариацией интерферометра Майкельсона , но для одного фотона. Кроме того, одно из зеркал должно быть очень маленьким и закрепленным на изолированном микромеханическом осцилляторе. Это позволяет ему двигаться, когда фотон отражается от него, так что оно может накладываться на фотон. Цель состоит в том, чтобы изменять размер зеркала для исследования влияния массы на время, необходимое для коллапса квантовой системы.
Первоначально плечи интерферометра должны были растягиваться на сотни тысяч километров, чтобы достичь времени прохождения фотона туда и обратно, сопоставимого с периодом осциллятора, но это означало, что эксперимент должен был проходить на орбите, что снижало его жизнеспособность. Пересмотренное предложение [2] требует, чтобы зеркала были помещены в высокоточные оптические полости, которые будут удерживать фотоны достаточно долго, чтобы достичь желаемой задержки.
Существуют различные технологические проблемы, но все они находятся в пределах возможностей высококлассной лаборатории. Основное требование заключается в том, чтобы масса полости оставалась как можно меньше. Чтобы избежать шума на интерферометре и иметь низкую вероятность испускания более одного фотона каждый раз, для эксперимента необходима очень низкая абсолютная температура, порядка 60 мкК. По аналогичным причинам и для того, чтобы избежать декогеренции , экспериментальное устройство должно находиться в условиях сверхвысокого вакуума. Длина волны фотонов была рассчитана примерно как 630 нм, поэтому отражающие поверхности могут быть как можно меньше и при этом избегать проблем с преломлением и отражением. Микромеханический осциллятор может быть похож на кантилеверы в атомно-силовой микроскопии , а отражающие поверхности, обычно используемые в подобных требовательных экспериментах, не представляют реальной проблемы. Были предложены различные сложные электромагнитные механизмы для «сброса» полостей в стабильное состояние перед каждым повторением эксперимента.
Смотрите также
Ссылки
- ^ Пенроуз, Роджер (декабрь 2002 г.) [2000]. «Гравитационный коллапс волновой функции: экспериментально проверяемое предложение» (PDF) . Девятая встреча Марселя Гроссмана . World Scientific. стр. 3–6 . doi :10.1142/9789812777386_0001. ISBN 9789812777386. Получено 21 июня 2014 г.
- ^ ab Маршалл, Уильям; Кристоф, Саймон; Пенроуз, Роджер; Боуместер, Дик (сентябрь 2003 г.). «К квантовым суперпозициям зеркала». Physical Review Letters . 91 (13): 130401– 130405. arXiv : quant-ph/0210001 . Bibcode : 2003PhRvL..91m0401M. doi : 10.1103/PhysRevLett.91.130401. PMID 14525288. S2CID 16651036.
- ^ Адлер, Стивен; Басси, Анджело; Ипполити, Эмилиано (9 марта 2005 г.). «К квантовым суперпозициям зеркала: точный анализ открытых систем — детали вычислений». Журнал физики A: Mathematical and General . 38 (12): 2715– 2727. arXiv : quant-ph/0407084 . Bibcode : 2005JPhA...38.2715A. doi : 10.1088/0305-4470/38/12/013. S2CID 14896336.
