Scientia

Mecanica cuantică, teoria care stă la baza fizicii moderne şi a tehnologiei pe care o utilizăm, este plină de surprize. Printre acestea se numără şi o aşa-numită "acţiune misterioasă la distanţă", practic instantanee, unul dintre cele mai bizare fenomene cuantice.

Un grup de cercetători a pus la punct, foarte recent, o metodă de studiu a acestui fenomen, pentru prima dată în lumea particulelor elementare care se dezintegrează, la acceleratorul DAFNE de la Frascati.

Misterioasă "acţiune fantomatică la distanţă" ("spooky action at a distance") este reprezentată de faptul că în mecanica cuantică, cum a fost demonstrat de inegalităţile lui Bell şi studiul lor experimental, există o aşa-numită non-localitate, un fenomen în care particule înfrăţite (printr-o proprietate numită "entanglement") se comportă ca şi cum ar comunica, printr-un soi de "acţiune misterioasă", la distanţe oricât de mari, practic instantaneu.

Un grup de cercetători, printre care şi autoarea acestui articol, a pus la punct foarte recent o metodă originală pentru studiul teoretic şi experimental al acestui fenomen în lumea particulelor elementare care se dezintegrează, la acceleratorul DAFNE de la laboratorul LNF-INFN de la Frascati.

Particulele care urmează a fi studiate sunt aşa-numiţii kaoni (compuşi dintr-un quarc şi un antiquarc, dintre care unul este "straniu") neutri din punct de vedere electric, rezultaţi în urma dezintegrării particulei f, create la acceleratorul de la Frascati prin anihilarea electronilor cu pozitroni. Kaonii ce rezultă, mereu în pereche, un kaon şi un antikaon, sunt legaţi unul de altul de proprietatea numită "quantum entanglement" (tradusă în româneşte prin inseparabilitate cuantică).

În plus, kaonii neutri manifestă o altă caracteristică extrem de importantă: aşa-numita violare a simetriei CP, al cărei studiu ne ajută să înţelegem de ce în Univers există doar materie, chiar dacă se crede că în momentul Big-Bangului materia şi antimateria au luat naştere în cantităţi egale.

Einstein, Podolski şi Rosen, au propus în 1935 un aşa-numit gedankenexperiment (experiment imaginar, mental), în care două particule ce sunt măsurate independent ar trebui să aibă proprietăţi care nu depind una de alta, adică măsurarea uneia dintre cele două particule nu ar trebui să aibă nici o influenţă asupra celeilalte; nu ar trebui să se exercite niciun fel de "acţiune fantomatică la distanţă " (spooky action at a distance, cum o numea Einstein).

Măsurătorile însă au demonstrat că în Natură există un fel de acţiune misterioasă la distanţă, o corelaţie între particule în anumite condiţii. În 1964 fizicianul John Bell a pus la punct o serie de inegalităţi faimoase, care formalizează misterioasele corelaţii la distanţă. Ar fi multe de spus legat de inegalităţile lui Bell, de interpretarea acestora, studiul lor experimental, criticile aduse şi explicaţiile alternative – o vom face poate într-un articol viitor.

Recent, în articolul indicat în subsolul articolului, a fost propusă o nouă formulare a inegalităţilor lui Bell împreună cu un prim studiu experimental, pentru kaonii neutri, pentru sistemul kaon-antikaon. Este pentru prima dată când se studiază, din acest punct de vedere, particule care se dezintegrează şi care nu se supun simetriei CP. Experimentul urmează a fi efectuat cu detectorul KLOE la acceleratorul DAFNE de la Frascati şi va contribui la înţelegerea mai profundă a mecanicii cuantice şi a rolului simetriilor în Natură.

Acest studiu, descris în articolul original, a fost popularizat pe multe site-uri şi în paginile multor reviste internaţionale, dintre care vă semnalăm, în încheiere, un exemplu: www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120116112608.htm.

Pentru mai multe informaţii (în engleză):
Beatrix C. Hiesmayr, Antonio Domenico, Catalina Curceanu, Andreas Gabriel, Marcus Huber, Jan-Åke Larsson, Pawel Moskal. Revealing Bell’s nonlocality for unstable systems în high energy physics. The European Physical Journal C, 2012; 72 (1) DOI: 10.1140/epjc/s10052-012-1856-X