Physicists have succeeded in confir

Physicists have succeeded in confirming one of the theoretical aspects of quantum physics: Subatomic objects switch between particle and wave states when observed, while remaining in a dual state beforehand.

In the macroscopic world, we are used to waves being waves and solid objects being particle-like. However, quantum theory holds that for the very small this distinction breaks down. Light can behave either as a wave, or as a particle. The same goes for objects with mass like electrons.

This raises the question of what determines when a photon or electron will behave like a wave or a particle. How, anthropomorphizing madly, do these things “decide” which they will be at a particular time?

The dominant model of quantum mechanics holds that it is when a measurement is taken that the “decision” takes place. Erwin Schrodinger came up with his famous thought experiment using a cat to ridicule this idea. Physicists think that quantum behavior breaks down on a large scale, so Schrödinger's cat would not really be both alive and dead—however, in the world of the very small, strange theories like this seem to be the only way to explain what we we see.

In 1978, John Wheeler proposed a series of thought experiments to make sense of what happens when a photon has to either behave in a wave-like or particle-like manner. At the time, it was considered doubtful that these could ever be implemented in practice, but in 2007 such an experiment was achieved.

Now, Dr. Andrew Truscott of the Australian National University has reported the same thing in Nature Physics, but this time using a helium atom, rather than a photon.

“A photon is in a sense quite simple,” Truscott told IFLScience. “An atom has significant mass and couples to magnetic and electric fields, so it is much more in tune with its environment. It is more of a classical particle in a sense, so this was a test of whether a more classical particle would behave in the same way.”

Trustcott's experiment involved creating a Bose-Einstein Condensate of around a hundred helium atoms. He conducted the experiment first with this condensate, but says the possibility that atoms were influencing each other made it important to repeat after ejecting all but one. The atom was passed through a “grate” made by two laser beams that can scatter an atom in a similar manner to a solid grating that can scatter light. These have been shown to cause atoms to either pass through one arm, like a particle, or both, like a wave.

A random number generator was then used to determine whether a second grating would appear further along the atom's path. Crucially, the number was only generated after the atom had passed the first grate.

The second grating, when applied, caused an interference pattern in the measurement of the atom further along the path. Without the second grating, the atom had no such pattern.



An optical version of Wheeler's delayed choice experiment (left) and an atomic version as used by Truscott (right). Credit: Manning et al.

Truscott says that there are two possible explanations for the behavior observed. Either, as most physicists think, the atom decided whether it was a wave or a particle when measured, or “a future event (the method of detection) causes the photon to decide its past.”

In the bizarre world of quantum mechanics, events rippling back in time may not seem that much stranger than things like “spooky action at a distance” or even something being a wave and a particle at the same time. However, Truscott said, “this experiment can't prove that that is the wrong interpretation, but it seems wrong, and given what we know from elsewhere, it is much more likely that only when we measure the atoms do their observable properties come into reality.”

Read this next: Parkinson's Therapy Revived After 20 Years

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Physicists ประสบความสำเร็จในการยืนยันหนึ่งในด้านทฤษฎีของฟิสิกส์ควอนตัม: ระบุวัตถุ Subatomic สลับระหว่างอนุภาคและคลื่นเมื่อสังเกต ขณะที่เหลือในสถานะคู่ไว้ล่วงหน้าในโลก macroscopic เราจะใช้คลื่นคลื่นและวัตถุของแข็งอนุภาคเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีควอนตัมถือว่า เล็กมากสำหรับ ความแตกต่างแบ่ง แสงสามารถทำงาน เป็นคลื่น หรือ เป็นอนุภาค เช่นเดียวกับวัตถุที่มีมวลเช่นอิเล็กตรอนนี้เพิ่มคำถามที่อะไรเป็นตัวกำหนดเมื่อโฟตอนหรืออิเล็กตรอนจะทำท่าคลื่นหรืออนุภาค วิธี anthropomorphizing นักสิ่งเหล่านี้ "ตัดสินใจ" ซึ่งพวกเขาจะในเวลาใดรูปแบบหลักของควอนตัมถือว่า เป็นเมื่อนำมาประเมินว่า "ตัดสินใจ" เกิดขึ้น Schrodinger แอร์ขึ้นมาพร้อมกับทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงของเขาใช้แมวล้อเลียนความคิดนี้ Physicists คิดว่า ลักษณะการทำงานของควอนตัมแบ่งบนมาตราส่วนขนาดใหญ่ เพื่อให้แมวของวินไม่จริง ๆ จะมีชีวิตอยู่ และตายตัวอย่างไรก็ตาม ในโลกของทฤษฎีเล็ก ๆ แปลกเช่นนี้ดูเหมือนจะเป็นวิธีเดียวที่จะอธิบายอะไรเราเราดูในปี 1978 จอห์นวีลเลอร์เสนอชุดความคิดทดลองทำน่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อโฟตอนมีทั้งการทำงานในลักษณะ คล้ายคลื่น หรืออนุภาคเช่น เวลา มันถือเป็นหนี้สงสัยสูญที่เหล่านี้ได้เคยนำมาใช้ในทางปฏิบัติ แต่ในปี 2007 การทดลองสำเร็จ Now, Dr. Andrew Truscott of the Australian National University has reported the same thing in Nature Physics, but this time using a helium atom, rather than a photon.“A photon is in a sense quite simple,” Truscott told IFLScience. “An atom has significant mass and couples to magnetic and electric fields, so it is much more in tune with its environment. It is more of a classical particle in a sense, so this was a test of whether a more classical particle would behave in the same way.”Trustcott's experiment involved creating a Bose-Einstein Condensate of around a hundred helium atoms. He conducted the experiment first with this condensate, but says the possibility that atoms were influencing each other made it important to repeat after ejecting all but one. The atom was passed through a “grate” made by two laser beams that can scatter an atom in a similar manner to a solid grating that can scatter light. These have been shown to cause atoms to either pass through one arm, like a particle, or both, like a wave.A random number generator was then used to determine whether a second grating would appear further along the atom's path. Crucially, the number was only generated after the atom had passed the first grate.The second grating, when applied, caused an interference pattern in the measurement of the atom further along the path. Without the second grating, the atom had no such pattern.An optical version of Wheeler's delayed choice experiment (left) and an atomic version as used by Truscott (right). Credit: Manning et al.Truscott says that there are two possible explanations for the behavior observed. Either, as most physicists think, the atom decided whether it was a wave or a particle when measured, or “a future event (the method of detection) causes the photon to decide its past.”In the bizarre world of quantum mechanics, events rippling back in time may not seem that much stranger than things like “spooky action at a distance” or even something being a wave and a particle at the same time. However, Truscott said, “this experiment can't prove that that is the wrong interpretation, but it seems wrong, and given what we know from elsewhere, it is much more likely that only when we measure the atoms do their observable properties come into reality.”Read this next: Parkinson's Therapy Revived After 20 Years

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นักฟิสิกส์ได้ประสบความสำเร็จ ในการยืนยัน หนึ่งในแง่มุมเชิงทฤษฎีของฟิสิกส์ : โมเลกุลวัตถุสลับระหว่างอนุภาค และคลื่น เมื่อสหรัฐสังเกตในขณะที่อยู่ในสถานะคู่ก่อน

ในโลกหน้า เราจะใช้คลื่นเป็นคลื่นและอนุภาควัตถุแข็งเป็นยังไง อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีควอนตัม ถือว่าเล็กมากความแตกต่างนี้แบ่งลงแสงสามารถประพฤติตัวเป็นคลื่น หรือเป็นอนุภาค เดียวกันจะไปสำหรับวัตถุที่มีมวล เช่น อิเล็กตรอน

นี้เพิ่มคำถามที่กำหนดเมื่อโฟตอนอิเล็กตรอนหรือจะทำตัวเป็นคลื่นหรืออนุภาค ยังไง anthropomorphizing อย่างบ้าคลั่ง ทำสิ่งเหล่านี้ " ตัดสินใจ " ซึ่งจะอยู่ในเวลาใดเวลาหนึ่ง ?

รูปแบบเด่นของกลศาสตร์ควอนตัมถือมันเมื่อวัดถูกว่า " การตัดสินใจ " จะเกิดขึ้น แอร์วินชเรอดิงเงอร์ มากับความคิดที่มีชื่อเสียงของเขาทดลองใช้แมวหัวเราะเยาะความคิดนี้ นักฟิสิกส์คิดว่าพฤติกรรมควอนตัมแบ่งลงในขนาดใหญ่เพื่อให้แมวของชเรอดิงเงอร์จะไม่ได้จริงๆมีทั้งอยู่และตาย อย่างไรก็ตาม ในโลกของขนาดเล็กมาก