Fysiikan kuuluisimmalla tuomittu kissalla, Schrödingerin kissalla, voi olla toivoa.
Kvanttifysiikan alaatomisten hiukkasten outoa tilaa symboloivan omituisessa ajatuskokeessa laatikkoon rajoitettu kissa on sekä kuollut että elossa, kunnes laatikko avataan, jolloin kissa joko putoaa kuolleena tai rajoittuu onnellisena.
Kerran ajateltiin, että tämä totuuden hetki oli välitön ja täysin arvaamaton. Mutta Nature-lehdessä 3. kesäkuuta julkaistussa tutkimuksessa Yalen fyysikot pystyivät seuraamaan Schrödingerin kissaa toiminnassa, ennustamaan kissan kohtaloa ja jopa pelastamaan kissan ennenaikaisesta kuolemasta.
Tämän uuden havainnon avulla fyysikot pystyivät "pysäyttämään prosessin ja palauttamaan kissan elossa olevaan tilaansa", Harvardin fyysikko Michel Devoret ja yksi tutkimuksen yhteistekijöistä kertoi Live Sciencelle.
Fysiikassa Schrödingerin kissa on ajatuskoe, jossa kissa on loukussa laatikossa, jossa on hiukkasia, joilla on 50-50 todennäköisyyttä pilautua. Jos hiukkas rappeutuu, kissa kuolee; muuten kissa elää. Ennen kuin avaat laatikon, sinulla ei ole aavistustakaan siitä, mitä kissalle tapahtui, joten hän esiintyy sekä kuolleiden että elossa olevien olosuhteiden superpositiossa, samoin kuin elektronit ja muut subatomiset hiukkaset esiintyvät samanaikaisesti useissa tiloissa (kuten monenlainen energia) tasot), kunnes niitä havaitaan. Kun partikkeli havaitaan ja satunnaisesti valitsee vain yhden energiatason, sitä kutsutaan kvanttihyppyksi. Fyysikot uskoivat alun perin, että kvanttihyppy oli välitöntä ja erillistä: huono! Ja yhtäkkiä partikkeli on yhdessä tai toisessa tilassa.
Mutta 1990-luvulla yhä useammat fyysikot alkoivat epäillä, että hiukkaset seuraavat lineaarista polkua hyppääessään ennen lopputilaansa siirtymistä. Tuolloin fyysikoilla ei ollut tekniikkaa tarkkailua varten, sanoo Etelä-Kalifornian yliopiston fyysikko Todd Brun, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Siellä Devoret ja hänen tekijänsä tulevat sisään.
Yalen fyysikot loistivat kirkkaan valon atomilla ja tarkkailivat, kuinka valo sirosi kvanttihyppyä tapahtuessa. He havaitsivat, että kvanttihypyt olivat pikemminkin jatkuvia kuin erillisiä ja että hyppyjä erilaisiin erillisiin energiatasoihin, joita pidettiin tietyillä "lento" -reiteillä.
Kun fyysikot tiesivät tietyn tilan, johon atomin lähestyi, he pystyivät sitten kääntämään kyseisen lennon soveltamalla voimaa oikeaan suuntaan juuri oikealla voimalla, sanoivat pääkirjailija ja Yalen yliopiston fyysikko Zlatko Minev. Hän lisäsi, että hyppytyypin oikea tunnistaminen oli ratkaisevan tärkeää lennon peruuttamiselle. "Se on erittäin epävarmaa", Minev kertoi Live Science: lle.
Jotkut fyysikot, kuten Brun, eivät ole yllättyneitä havainnosta: "Tämä ei eroa mistään, mitä kukaan oli ennustanut", Brun kertoi Live Science: lle. "Mielenkiintoinen asia on, että he suorittivat sen kokeellisesti."
Uusi havainto on erityisen merkittävä tutkimuslaitoksille, kuten LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), missä fyysikot tarkkailevat painovoima-aaltoja, Devoret sanoi. Näissä tutkimuslaitoksissa hiukkasten ennakoimattomuus, jota kutsutaan myös kvanttimeluksi, on tutkijoiden pyrkimys tehdä tarkkoja mittauksia.
"Kuten fyysikot haluavat sanoa, kvanttimelun avulla edes Jumala ei voi tietää mitä mittaat", Devoret sanoi. Tutkimusta käyttämällä fyysikot voivat "mykistää" kvanttimelun ja tehdä tarkempia mittauksia.
Hiukkaset ja Schrödingerin kissan kohtalo ovat aina pitkällä tähtäimellä arvaamattomia, Devoret sanoi. Hänen ja hänen tekijöidensä pääasiallinen havainto on, että heidän kohtalonsa voidaan havaita ja ennustaa tapahtuessaan.
"Se on vähän kuin tulivuorenpurkauksia", Devoret selitti. "Ne ovat pitkällä aikavälillä arvaamattomia. Mutta lyhyellä aikavälillä voit nähdä, milloin jokin purkautuu."
