פיזיקה קוונטית יכולה להיות עולם משונה בו הדברים מתנהגים בדרכים שאולי לא הגיוניות בהתחלה. ניסוי המחשבה של "חתול שרדינגר" נועד להפגין כמה מהתכונות הללו, כלומר אטומים ומולקולות יכולות להתקיים בשני מצבים שונים בו זמנית עד שמישהו יביט בהם. כעת, קבוצת חוקרים השתמשה בפרדוקס הקוונטי הזה בכדי לתפוס את פעולתם הפנימית המורכבת של פנים מולקולות בפירוט רב מאי פעם.
תוכן קשור
- חמישה שימושים מעשיים למכניקת קוונטים "מפחידים"
במשך שנים נחשב החתול של שרדינגר להיות ניסוי מחשבה מבעית במיוחד. כפי שהומצא במקור על ידי ארווין שרדינגר, זה כלל להכניס חתול לארגז אטום ולתת לו סיכוי של 50/50 להיחשף לגז רעל. עד לפתיחת התיבה, החתול נחשב חי ומת גם כמת. עם זאת, בשנים האחרונות, החוקרים הראו שזה יותר מסתם ניסוי מחשבה - לא רק שחלקיקים יכולים להתקיים בשני מצבים בבת אחת, אלא שהם אפילו יכולים להתקיים בשני מקומות בו זמנית, כך מדווח Tia Ghose עבור LiveScience .
עובדה זו הובילה לכמה התפתחויות מעניינות. מדענים ממעבדת המאיץ הלאומי של אוניברסיטת סטנפורד ב- SLAC השתמשו בלייזר אופטי ירוק כדי לפצל למעשה מולקולת יוד לגרסאות של עצמה - מצב נרגש ומצב לא נרגש. ואז, על ידי ירי פולסים של קרני רנטגן לעבר מולקולות התאום, מה שמכונה "מצב החתול", הם הצליחו לתפוס את שתי הגרסאות ב"הולוגרמת רנטגן ", כותבת ג'ניפר אואולט עבור ג'יזמודו. על ידי מיתרי סדרה של תמונות אלה יצרו החוקרים סרטון עצירה-תנועה, היא כותבת. הם פרסמו את תוצאותיהם בשרת ההדפס המקדם arXiv, מאמר שהתקבל מאז לפרסום בכתב העת Physical Review Letters.
"אנו רואים שזה מתחיל לרטוט, כששני האטומים מסתובבים זה אל זה והולכים זה לזה כאילו הצטרף אליהם מעיין, " אומר פיל באקסבאום, חוקר SLAC ופרופסור סטנפורד בהצהרה. "יחד עם זאת אנו רואים את הקשר בין האטומים להישבר, והאטומים מתרחקים אל החלל. במקביל אנו רואים אותם עדיין מחוברים, אך מסתובבים זמן מה במרחק מה זה מזה לפני שהם עוברים חזרה פנימה. ככל שעובר הזמן אנו רואים את התנודות מתים עד שהמולקולה שוב במנוחה. "
כל זה קורה בעוד טריליון של שנייה, אבל זה יכול להוביל להתפתחויות חדשות במחקר קוונטי. על ידי תפרים של כל אחד מהתצלומים שצולמו על ידי קטעי הרנטגן יחד, הצליחו המדענים ליצור סרט מפורט מאוד המציג את שתי המצבים בו זמנית. חוקרים יכולים אפילו להשתמש בטכניקה זו כדי ליצור רצפים מפורטים מנתונים שנאספו בניסויים בעבר עם פיזיקת הקוונטים כדי לקבל הצצה נוספת למתרחש בתוך מצב החתולים, מדווח אוולט.
"השיטה שלנו היא בסיסית למכניקת הקוונטים, ולכן אנו להוטים לנסות אותה במערכות מולקולריות קטנות אחרות, כולל מערכות המעורבות בראייה, פוטוסינתזה, הגנה על DNA מפני נזקי UV ותפקידים חשובים אחרים בדברים חיים", אומר באקבאום.
בעזרת טכניקה זו, החוקרים יוכלו בקרוב להשיג תובנות חדשות לגבי השפעת פיזיקת הקוונטים על מערכות ותהליכים ביולוגיים.
