A Hirosimai Egyetem kutatói, Holger Hofmann vezetésével, azt állítják, sikerült közvetlenül egyetlen fotont egyszerre két helyen megfigyelniük – ez pedig alapjaiban rengetheti meg a kvantummechanika egyik népszerű értelmezését, a „sokvilág-elméletet” – számol be róla a New Scientist.

A kétrés-kísérletet először 1801-ben végezték el, és azóta is a kvantumfizika egyik legrejtélyesebb jelenségének számít. A kísérlet lényege, hogy ha fotonokat egyenként lőnek ki két rés felé, azok olyan interferenciamintázatot hoznak létre, mintha mindkét résen egyszerre haladnának át – még akkor is, ha csak egyetlen fotonról van szó. Ám ha megpróbáljuk megmérni, hogy a foton pontosan melyik résen haladt át, az interferenciaminta eltűnik, ami alapján tehát maga a mérés befolyásolja a jelenséget.

Hofmann kutatócsoportja most egy különösen érzékeny interferométeres eszközt használt, amely tükrök segítségével két útra osztotta a foton hullámfüggvényét, majd a kilépésnél ismét egyesítette azokat. A detektor így az interferencia alapján érzékelte, hogy a foton – legalábbis részben – mindkét úton jelen volt. Ez önmagában még nem jelent közvetlen bizonyítékot, de utat nyitott egy új mérési módszer előtt. Az áttörést ezt követően az úgynevezett gyenge mérés módszere hozta meg, amely lehetővé teszi a kvantumrendszerek finom megfigyelését anélkül, hogy a hullámfüggvény összeomlana. A kutatók üveglapokat helyeztek el az interferométer két útvonalán, amelyek ellentétes irányban csavarták meg a foton polarizációját. Ha a foton valóban mindkét úton haladt, akkor ezek a csavaró hatások a végére kioltották egymást.

A kísérletek során a kutatócsoport valóban csökkenést tapasztalt a polarizáció változásában, ami arra utal, hogy a foton egyszerre haladt mindkét útvonalon.

„Ez a jelenség – amit mi flip sebességnek nevezünk – közvetlen fizikai bizonyítéka annak, hogy a foton eloszlik a térben”

– mondta Hofmann, aki úgy véli, az eredmények azt támasztják alá, hogy a hullámfüggvény nem csupán egy matematikai segédeszköz, hanem valós fizikai létező. Hofmann szerint mindez egyben alá is ássa a sokvilág-elméletet, amely szerint minden kvantumesemény során új, párhuzamos univerzumok keletkeznek.

„A mi eredményeink azt mutatják, hogy egyetlen foton fizikailag képes eloszlani a térben anélkül, hogy ehhez külön világokat kellene feltételeznünk” – állítja.

Nem minden kutató osztja azonban ezt a nézetet. Kritikusok szerint a gyenge mérések nem elegendőek annak eldöntéséhez, hogy mi történik valójában az egyes fotonokkal. Ennek ellenére a kísérlet ismét rávilágít egy izgalmas kérdésre: valóban sok világra szakad a valóság minden kvantumeseménynél – vagy csupán egyetlen, különös univerzumban élünk, amelynek működését még csak most kezdjük igazán megérteni?

(Kép: Pixabay)