Эксперимент на свободной орбите с лазерной интерферометрией рентгеновских лучей
Эксперимент на свободной орбите с лазерной интерферометрией рентгеновских лучей ( ФЕЛИКС ) [1] принадлежит к категории экспериментов, изучающих, могут ли макроскопические системы находиться в состояниях суперпозиции . Первоначально это было предложено 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 .
Позже был пересмотрен и стал настольным экспериментом. [2] [3] в случае успеха, по оценкам, масса примерно 10 14 атомы были бы наложены друг на друга, примерно на девять порядков массивнее, чем любая суперпозиция, наблюдавшаяся на тот момент (2003 г.).
Конфигурация
[ редактировать ]
Предлагаемая экспериментальная установка по сути представляет собой вариант интерферометра Майкельсона , но для одного фотона. Кроме того, одно из зеркал должно быть очень маленьким и закреплено на изолированном микромеханическом генераторе. Это позволяет ему двигаться, когда фотон отражается от него, так что он может накладываться на фотон. Цель состоит в том, чтобы изменить размер зеркала, чтобы исследовать влияние 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, сравнимого с периодом осциллятора, но это означало, что эксперимент должен был проводиться на орбите, что снижало его жизнеспособность. Пересмотренное предложение [2] требует, чтобы зеркала были помещены в оптические резонаторы высокой точности, которые будут удерживать фотоны достаточно долго для достижения желаемой задержки.
Существуют различные технологические проблемы, но все они находятся в пределах возможностей высококлассной лаборатории. Основное требование состоит в том, чтобы масса полости оставалась как можно меньшей. Чтобы избежать шума в интерферометре и иметь низкую вероятность испустить более одного фотона каждый раз, необходима очень низкая абсолютная температура для эксперимента, порядка 60 мкК. По тем же причинам и во избежание декогеренции экспериментальное устройство должно находиться в условиях сверхвысокого вакуума. Длина волны фотонов составила примерно 630 нм, поэтому отражающие поверхности могут быть как можно меньшими и при этом избежать проблем с преломлением и отражательной способностью. Микромеханический осциллятор может быть похож на кантилеверы в атомно-силовой микроскопии , а отражающие поверхности, обычно используемые в подобных экспериментах с высокими требованиями, не представляют собой реальной проблемы. Были предложены различные сложные электромагнитные механизмы для «перезагрузки» полостей в стабильное состояние перед каждым повторением эксперимента.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пенроуз, Роджер (декабрь 2002 г.) [2000]. «Гравитационный коллапс волновой функции: экспериментально проверяемое предложение» (PDF) . Девятая встреча Марселя Гроссмана . Всемирная научная. стр. 3–6. дои : 10.1142/9789812777386_0001 . ISBN 9789812777386 . Проверено 21 июня 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Маршалл, Уильям; Кристоф, Саймон; Пенроуз, Роджер; Баумистер, Дик (сентябрь 2003 г.). «К квантовым суперпозициям зеркала». Письма о физических отзывах . 91 (13): 130401–130405. arXiv : Quant-ph/0210001 . Бибкод : 2003PhRvL..91m0401M . doi : 10.1103/PhysRevLett.91.130401 . ПМИД 14525288 . S2CID 16651036 .
- ^ Адлер, Стивен; Басси, Анджело; Ипполити, Эмилиано (9 марта 2005 г.). «К квантовым суперпозициям зеркала: точный анализ открытых систем - детали расчета». Журнал физики A: Математический и общий . 38 (12): 2715–2727. arXiv : Quant-ph/0407084 . Бибкод : 2005JPhA...38.2715A . дои : 10.1088/0305-4470/38/12/013 . S2CID 14896336 .