Kuvituskuva kokeessa käytetyistä kvanttirummuista. Kuva: Juha Juvonen / Aalto-yliopisto
Kuvituskuva kokeessa käytetyistä kvanttirummuista. Kuva: Juha Juvonen / Aalto-yliopisto

Tutkimuksessa saatiin lomittumaan suurempia kappaleita kuin pidettiin mahdollisena. Lomittuneet kappaleet muodostavat ikään kuin yhteisen järjestelmän, vaikka ovatkin fyysisesti erillään.

Aalto-yliopiston fysiikan professori Mika A. Sillanpään ryhmän julkaisu on saanut kansainvälisen fyysikkoseuran Physics World -lehden palkinnon vuoden läpimurtona.

Julkaisu koski koetta, jossa Sillanpään ryhmä kiersi kvanttimekaniikan perusperiaatteisiin kuuluvan Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen. Sen mukaan kvanttimaailmassa hiukkasen nopeutta ja sijaintia ei koskaan mitata voida yhtä aikaa. Periaate sai nimensä saksalaisen fyysikon Werner Heisenbergin mukaan.

Kyseessä on rikkumaton luonnonlaki, joka johtuu kvanttimaailman herkkyydestä. Mittaaminen itsessään häiritsee kvantti-ilmiöitä. Kun esimerkiksi mitataan hiukkasen paikkaa, se samalla pakotetaan pieneen tilaan, jolloin sen nopeus väistämättä kasvaa.

Sisältö jatkuu mainoksen jälkeen

Tämä periaate voidaan kuitenkin kiertää, toukokuussa julkaistu tutkimus osoitti. Tutkimuksen julkaisi maailman arvostetuimpiin tiedelehtiin kuuluva Science.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Aallon tutkimuksessa käytettiin kahta rummuksi sanottua kvanttikalvoa. Kalvojen leveys oli noin viidesosa hiuksen paksuudesta.

Kalvot saatiin lomittumaan eli eräänlaiseen yhteiseen kvanttitilaan, jossa ne käyttäytyvät kuin yksi hiukkanen.

Näin kookkaiden, periaatteessa ihmissilmällä nähtävien kappaleiden lomittuminen on merkittävä tulos.

Se haastaa perinteisen näkemyksen siitä, missä mittakaavassa kulkee kvantti-ilmiöiden ja arkisen todellisuuden raja, palkinnon perusteluissa todettiin.

Lomittuneet rummut saatiin värähtelemään vastakkaisissa vaiheissa. Kun yksi kalvo oli liikkeen yhdessä ääripäässä, toinen oli vastaavasti toisessa ääripäässä.

Kummankaan rummun sijaintia ja nopeutta ei voitu epätarkkuusperiaatteen vuoksi mitata yhtä aikaa. Tutkijat kiersivät tämän säännön mittaamalla samaan aikaan rummun A nopeuden ja rummun B sijainnin.

Koska rumpujen liike oli identtistä, saattoi rummun A liikkeen nopeudesta päätellä myös rummun B liikkeen nopeuden. Näin rummusta B saatiin mitattua samaan aikaan sekä tarkka nopeus että sijainti.

Sillanpään lisäksi palkitussa tiimissä olivat Aallossa apulaisprofessorina aloittava Laure Mercier de Lépinay ja tohtori Caspar Ockeloen-Korppi sekä kokeen teoreettisen mallin kehittänyt tutkija Matt Woolley New South Walesin yliopistosta Australiasta.

Physics Worldin palkinto annetaan tutkimuksille, jotka edistävät tiedettä tai sovelluksia merkittävästi.

Aikaisemmin palkinnon ovat saaneet muun muassa ensimmäinen kuva mustasta aukosta sekä havainto gravitaatioaalloista. Jälkimmäinen sai myöhemmin myös Nobelin palkinnon.

Aallon tutkimuksen lisäksi palkittiin yhdysvaltalaisen National Institute of Standards and Technology -tutkimuslaitoksen ryhmä, joka niin ikään tutkii kvanttilomittumista.

Seuraavaksi Sillanpään ryhmä pyrkii havaitsemaan painovoiman vaikutusta kvanttimekaanisessa järjestelmässä.

”Kyseessä on yksi fysiikan alan suurimpia avoimia kysymyksiä”, Sillanpää kertoo.

Sillanpään ryhmän kaltaista tutkimusta tekee vain muutama tutkimusryhmä koko maailmassa. Yksi syy tähän on koeasetelmien vaikeus. Kokeiden valmistelu vaatii paljon aikaa ja insinöörityötä.

Kokeet ovat perustutkimusta, joka ei suoraan tähtää sovelluksiin. On kuitenkin mahdollista, että mekaanisista värähtelijöistä saattaisi olla apua esimerkiksi tulevaisuuden kvanttitietokoneiden kehityksessä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä42764

Tommi P. Laiho kirjoitti:
Olen aina ollut vähän skeptinen tuota kvanttimekaniikkaa kohtaan.  En tiedä asiasta juuri mitään, mikä sekin tekee asiasta vielä hassumman.  Sen kuitenkin tiedän, että väitteet on periaatteessa yleensä aika poskettomia ja irrationaalisia.

Mikäpä on parempi lähtökohta "skeptisyydelle" kuin täydellinen tietämättömyys.

Lainaus:
Jos jossain muussa tieteenhaarassa esitettäisiin yhtä epäloogisia juttuja, niin ei varmasti menisi läpi missään vertaisarvioidussa tiedejulkaisussa.  Yleensä tieteen havainnot ovat loogisia ja johdonmukaisia juttuja. Ne perustellaan yleensä jonkin sortin järkeilyllä ja tilastotieteellä, tai matematiikalla.

Kvanttimekaniikan logiikka on niissä monimutkaisissa yhtälöissä, joista et kertomasi mukaan tiedä mitään. Se logiikka on kivenkovaa. maailman huippututkijat ovat vuosisadan verran etsineet siitä virheitä nobelin kiilto silmissä.

Lainaus:
Sekin väite , että valon rakotestissä voi valokvantti  olla kahdessa, tai useammassa paikassa yhtä aikaa, on tottakai todellinen "Liisa ihmemaassa" satu. Silti apurahaa virtaa tutkimuksiin. Tätä testiä, joka tuottaa ilmiön sanotaan kaksoisrakokokeeksi.

Pistemäinen fotoni valokvantin mallina on äärimmäinen yksinkertaistus. Sitä käytetään popularisoinneissa ja aivan alkeistason opetuksessa. Sitten kerrotaan, että tämä nyt vain on tällainen approksimaatio mutta oikeasti fotoni on koko avaruuden täyttävän sähkömagneettisen kvanttikentän viritystila, joka levittyy aina koko avaruuteen. Matematiikka sen takana on kivenkovaa logiikkaa. Jos joku ei sitä ymmärrä, vika ei ole logiikassa vaan ymmärryksessä.

Lainaus:
Esimerkiksi yllä oleva lainaus wikipediasta tuntuu jo todelliselta spedeilyltä.  Siis miten voi olla monessa paikassa sama hiukkanen yhtä aikaa?

Jep. Tai pikemminkni poularisointia. Monet populaarikirjat kirjoittavat jutut tarkoituksella kuulostamaan siltä, että ne olisivat joenkin järjettömiä tai mystisiä ja piilottavat logiikan niiden takana. Mutta päätelmien tekeminen tieteenalan vakavastiotettavuudesta on typerää. Sen tekemiseen on perehdyttävä aiheeseen kunnolla.

Lainaus:
Minulla on sellainen hypoteesi, että vastaus löytyy suhteellisuusteoriasta.

Anna kun arvaan, siitäkään et tiedä sen enempää kuin kvanttimekaniikasta. No, sittenhän niiden on pakko liittyä toisiinsa. Se on "oikeaa" logiikkaa. Melkein jopa filosofista, sanoisi eräs tunnettu palstakirjoittaja, jolla on kanssa välillä hieman ongelmia loogisen ajattelun kanssa.

Lainaus:
Jospa joku valistaisi minua, miten asia oikeasti on?

Ei tuo ole asia, jossa voisi vain kertoa ymmärrettäviä totuuksia. Alustavaankin ymmärrykseen vaadittavaan lähtötasoon pitää suorittaa yliopistotason matematiikan ja fysiikan kursseja. Avoimen yliopistojen kursseja kannattaa katsoa. Ja varautua henkisesti, että edessä on 5-10 vuoden täyspäiväinen työ ymmärryksen rakentamiseksi. Sitten se logiikka löytyy. Muuten se pysyy piilossa.

  • ylös 10
  • alas 0
Vierailija

Tulin siihen lopputulokseenl, että en halua enää keskustella kanssanne yhtään mistään. Valitettavasti asia on näin. 

Katsokaa nyt itse oman argumentointinne tasoa? Olisiko peiliin katsomisen paikka?

Goodbye. 

Sisältö jatkuu mainoksen alla