Con meo Schrdinger gay hay beo

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

Con mèo Schrödinger gầy hay béo?

<i>Viết bởi 123physicsThứ sáu, 26 Tháng 4 2013 19:49</i> <i> 9.7/10 - 178 lượt đọc</i>

Trong những năm gần đây, các nhà vật lí đã và đang đưa những đối tượng ngày
càng lớn vào trạng thái chồng chất lượng tử - trạng thái lạ kì mà con mèo

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i>Con mèo Schrưdinger có hệ số vĩ mơ 57. (Ảnh: Shutterstock/S Castelli)</i>

Thí nghiệm tưởng tượng nổi tiếng của Erwin Schrưdinger cho một con mèo ở trong
một cái hộp vừa sống vừa chết đồng thời cho đến khi một người quan sát nhìn vào
bên trong. Đây là thí dụ cực độ của một hiệu ứng lượng tử gọi là sự chồng chất
trong đó một hệ vật lí, ví dụ như một nguyên tử hoặc một photon, có thể tồn tại trong
hai hoặc nhiều trạng thái lượng tử cho đến khi có một phép đo được thực hiện trên
nó. Trong khi sự chồng chất là một đặc trưng quen thuộc của thế giới vi mơ, thì nó
chưa từng được nhìn thấy trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Một số nhà vật
lí cho rằng nan đề này là do cơ học lượng tử khơng có giá trị áp dụng trên một
ngưỡng kích cỡ nhất định nào đó. Những người khác thì tin rằng sự chuyển tiếp là
từ từ hơn, những đối tượng lượng tử càng lớn thì càng khó duy trì trong một trạng
thái chồng chất. Đây là vì tác dụng nhiễu của môi trường đối với một trạng thái
lượng tử về cơ bản là ngang ngửa với tác dụng đo.

<b>Lớn bao nhiêu thì vừa đủ lớn?</b>

Để xác định xem thế giới lượng tử kết thúc và thế giới cổ điển mở ra như thế nào và
ở đâu, các nhà vật lí đã và đang đưa những đối tượng ngày càng lớn vào những
trạng thái chồng chất lượng tử. Trong số này bao gồm những nhóm nguyên tử đạt
tới những chiều cao nhất định trong một “suối phun” nguyên tử, và những phân tử
lớn được làm cho tự giao thoa trong các thí nghiệm giống thí nghiệm hai khe. Người
ta còn quan sát thấy những dòng micro ampere chạy theo những chiều ngược nhau
đồng thời trong một mạch điện siêu dẫn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

trong một phân tử, thì người ta không rõ thước đo nên dùng là số nguyên tử mà
phân tử đó chứa hay là tổng số proton, neutron và electron của nó.

<b>Biến đổi ít nhất</b>

Mới đây, Stefan Nimmrichter và Klaus Hornberger thuộc trường Đại học
Duisburg-Essen định nghĩa hệ số vĩ mơ theo thí nghiệm dùng để hiện thực hóa một trạng thái
lượng tử nhất định thay vì là một tính chất của bản thân trạng thái đó. Họ đã nghĩ ra
một biểu thức tốn học khái qt để mơ tả sự biến đổi tối thiểu cần thiết đối với động
lực học của phương trình Schrưdinger để làm phá hủy một trạng thái lượng tử nhất
định. Hệ số vĩ mô của một kết quả thực nghiệm cho trước khi ấy được định nghĩa
bởi số lượng những biến đổi để kết quả đó xuất hiện, với một kết quả vĩ mơ hơn thì
ứng với nhiều biến đổi hơn.

Cách này hoạt động chủ yếu dựa trên việc biết khoảng thời gian, hay “thời gian kết
hợp”, của sự chồng chất đang nghiên cứu, vì một chồng chất kéo dài hơn đưa đến
sự biến đổi lớn hơn. Nhưng khối lượng của vật cũng quan trọng, với một phân tử
càng nặng, chẳng hạn, thì lượng biến đổi sẽ lớn hơn so với một phân tử nhẹ hơn
với một thời gian kết hợp cho trước. Hai thông số này, cùng với một thông số thứ ba
liên quan đến cỡ chồng chất, mang lại một con số, μ, tính theo thang logarithm, sao
cho trạng thái chồng chất của vật đó có hệ số vĩ mô bằng với hệ số vĩ mô của một
electron độc thân tồn tại trong một chồng chất trong 10μ_s.

<b>Những phân tử khổng lồ</b>

Nimmrichter và Hornberger tìm thấy sự chồng chất vĩ mô nhất từ trước đến nay
được thực hiện với một phân tử gồm 356 nguyên tử. Được tiến hành vào năm 2010
bởi một nhóm hợp tác ở Đại học Vienna, trong đó họ là thành viên, thí nghiệm này
mang lại giá trị của μ là 12. Hai nhà nghiên cứu cũng trình bày rằng các giao thoa kế

nguyên tử tạo ra giá trị μ cao, nhưng các dụng cụ giao thoa lượng tử siêu dẫn, trong
khi tạo ra những dòng điện chồng chất với nhiều electron, mang lại giá trị μ thấp hơn
bởi vì những trạng thái lượng tử tinh tế của chúng chỉ tồn tại trong một vài nano giây
và bởi vì các electron có khối lượng nhỏ so với các nguyên tử và phân tử.

Nhìn về tương lai, hai nhà nghiên cứu ước tính rằng những đám gồm chừng nửa
triệu nguyên tử vàng có thể nâng μ lên tới khoảng 23. Nhưng họ tính được rằng sự
tự giao thoa của những hạt cầu nano silicon dioxide có thể mang lại hệ số vĩ mô gần
cao như thế. Bởi vì thí nghiệm trong trường hợp này sử dụng một giao thoa kế hai
khe đơn giản hơn thiết bị của nhóm Vienna, chúng địi hỏi ba cách tử nhiễu xạ tách
biệt. Tuy nhiên, theo Nimmrichter, về mặt kĩ thuật thì cách làm này là khó vì nó địi
hỏi làm giảm chuyển động nhiệt của hạt cầu nano xuống đến trạng thái lượng tử cơ
bản của nó, cái cho đến nay chẳng có ai làm được.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Cho dù khắc phục được những khó khăn như thế, các nhà vật lí sẽ vẫn phải đi một
chặng đường nữa trước khi hiện thực hóa một con mèo Schrưdinger. Bằng cách mơ
phỏng con mèo đó dưới dạng một quả cầu nước 4 kg và giả sử nó tồn tại trong một
giây trong sự chồng chất đồng thời ngồi ở hai nơi cách nhau 10 cm, Nimmrichter và
Hornberger tính được nó sẽ có hệ số vĩ mô μ vào khoảng 57. Như Nimmrichter cho
biết, giá trị này tương đương với một electron tồn tại trong một chồng chất trong
1057_{s – chừng gấp 10}39_{lần tuổi của vũ trụ. “Người ta không bao giờ nên nói là khơng}

bao giờ nữa,” ơng nói, “nhưng có lẽ chúng ta sẽ khơng bao giờ có thể đưa một con
mèo vào một sự chồng chất lượng tử được.”

Thật vậy, theo Tony Leggett thuộc trường Đại học Illinois ở Urbana-Champaign, cái
vực ngăn cách này giữa tính chất của những đối tượng lượng tử nghiên cứu trong
phịng thí nghiệm và tính chất của những vật thể giống như con mèo Schrưdinger sẽ
tạo nền tảng cho bất kì định nghĩa nào của hệ số vĩ mơ. Ơng cho rằng ý tưởng trong
bài báo này là thơng minh, nhưng nó nhắm tới hướng khơng thỏa đáng. “Thay vì

xem xét cơ học lượng tử ở nền tảng của nó, hệ số vĩ mô lại phản ánh trực giác
“thường gặp” của chúng ta về sự khác biệt giữa một electron đang ở trong một trạng
thái không rõ ràng và một con mèo đang ở trong một trạng thái không rõ ràng.”
Nghiên cứu cơng bố trên tạp chí <i>Physical Review Letters</i>.

Nguồn: physicsworld.com

</div>

<!--links-->
AN 4- tiet 19 - rat hay! con rat nhieu bai hay lien he voi toi 0973297324

• 28
• 344
• 0