Vinder af Niels Bohr-medalje anede ikke, hvad hans berømte eksperiment ville vise
Den franske fysiker Alain Aspect, der i dag modtager Ingeniørforeningens Niels Bohr Medalje, har planer om at gennemføre sit banebrydende forsøg fra begyndelsen af 1980’erne med atomer i stedet for fotoner.
Læs også: Niels Bohr Medaljen genopstår
Alain Aspects forsøg viste en krænkelse af en ulighed, som den nordirske fysiker John Bell havde opstillet i 1964 på basis af Albert Einsteins opfattelse af, at kvantemekanikken ikke var en komplet teori, men at der fandtes en dybere underliggende deterministisk teori baseret på såkaldte skjulte variable.
Da Alain Aspect demonstrerede, at Bells ulighed ikke var opfyldt, kunne Einsteins opfattelse ikke være rigtig. Dermed afgjorde han endeliggyldigt striden mellem Albert Einstein og Niels Bohr, der var kulmineret midt i 1930’erne om kvantemekanikken, til fordel for Niels Bohr.
I Niels Bohrs gamle arbejdsværelse på Niels Bohr Institutet forklarer Alain Aspect, at visse fysikere, heriblandt Roger Penrose, finder det tænkeligt, at forsøg med atomer vil give et andet resultat, da atomer har masse og derved påvirkes af tyngdekraften.
»Man skal altid have et åbent sind som eksperimentalfysiker. For drømmen i ethvert eksperiment er at finde et resultat, som ikke er i overensstemmelse med den almindelige opfattelse. Hvis du spørger mig, hvad jeg vil sætte min penge på, så vil det dog være, at vi også ser en krænkelse af Bells ulighed for atomer. Men det er et eksperiment, der er værd at gennemføre.«
Hvornår kan et sådant eksperiment blive en realitet?
»Hvis vi afsætter de nødvendige ressourcer og sætter de rigtige folk på opgaven, kan vi nok gennemføre inden for ca. fem år. Jeg håber i hvert fald at kunne gennemføre det inden, jeg går på pension.«
Selvlært inden for kvantemekanik
Alain Aspect pointerer, at han først og fremmest er en klassisk fysiker med speciel i optik. Af samme grund er det måske lidt af en paradoks, at det netop blev ham, som eksperimentelt afgjorde striden mellem den klassiske fysiks beskrivelser og kvantemekanikkens beskrivelser til fordel for kvantemekanikken.
»Jeg er selvlært inden for kvantemekanik, som jeg studerede ud fra en lærebog i en periode, jeg var i Afrika. Det var måske heldigt, for så undgik jeg at blive belært eller hjernevasket af datidens professorer om, hvordan kvantemekanikken skulle forstås.«
Da Alain Aspect var hjemme i Frankrig igen i 1974, blev han bekendt med John Bells artikel fra 1964.
»Fra mine selvstudier kunne jeg forstå det hele. Artiklen var krystalklar. Jeg fik med det samme den tanke, at jeg ville lave et eksperiment, der kunne teste Bells ulighed. Jeg var også klar over, det ville tage lang tid.«
Var du klar over på forhånd, hvad resultatet af eksperimentet vil være?
»Nej, slet ikke. Jeg havde et åbent sind«
På den tid var der stort set ingen andre fysikere, der var interesseret i eksperimentet. Men det gjorde ikke noget. Alain Aspect havde allerede fået en fast stilling. Han elskede at undervise, og forskning var spændende.
»Efterhånden som tiden gik, blev flere og flere dog interesserede, og som eksperimentalfysiker var jeg sikker på at have et publikum inden for fagkredse.«
Da forsøget endeligt blev gennemført efter næsten ti års arbejde, blev Alain Aspect umiddelbart berømt.
Hans forskningsgruppe ved Institut d’Optique ved Paris har siden udviklet sig til en af de førende grupper i verden inden for området kvante-atom-optik.
Opdatering 7. okt 2013 kl. 18:50
Under overrækkelsen af Niels Bohr Medaljen til Alain Aspect sent i eftermiddag i dag havde jeg lejlighed til at tale med Roger Penrose, som også er i København i disse dage. Han bekræfter, at det vil være interessant at gennemføre eksperimentet med atomer, som Alain Aspect foreslår, men han understreger, at han ikke forventer et andet resultat end for fotoner - altså en krænkelse af Bells ulighed. Man skal lave eksperimenter med noget, som er meget tungere end enkelte atomer, for at det kan tænkes, at man eventuelt kan få et andet resultat, forklarede Roger Penrose.
Så vidt jeg ved, er der ikke endeligt afgjort noget.
Wikipedia har en oversigt, over "loopholes" i Bells ulighed og til dato, er det forkert at sige, at noget er endeligt afgjort. De fleste eksperimenter der hævder det, oplyser ikke alle udfald, hvilket betyder at det favoriseres til kvantemekanikkens fordel. F.eks. "glemmes" ofte, at angive hvornår der detekteres partikler eller fotoner der ikke er korreleret mellem detektorerne, og det gør eksperimenterne utroværdige, da det er afgørende for at kunne vurdere et eksperiments tab og kvalitet.
http://en.wikipedia.org/wiki/Loopholes_in_...
Mange eksperimenter der taler til kvantemekanikkens fordel, er så utroværdige grundet data der ikke opgives, f.eks. detektion af ikke korrelerede fotoner, at eksperimenterne nærmere taler til fordel for svindel i cirkusset.
Hej Jens
Kig på nyere kvantemekanik forskning:
Max Planck Institute of Quantum Optics (2013, April 15). 'Spooky action at a distance' in the quantum world shortly before final proof. ScienceDaily:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/...
Citat: "...
Physicists have succeeded in closing the last local realistic loophole for systems of entangled photons.
...
Various experiments worldwide have demonstrated this fundamental attribute of quantum theory.
..."
University of Vienna (2013, April 15). Photons run out of loopholes: Quantum world really is in conflict with our everyday experience. ScienceDaily:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/...
Citat: "...
The researchers have thus provided the most complete experimental proof that the quantum world is in conflict with our everyday experience.
...
The physicists in Vienna report not a new effect, but a deep investigation into one of the most fundamental phenomena of quantum physics, known as 'entanglement.'
..."
Dec 15, 2010 Quantum theory survives latest challenge:
http://physicsworld.com/cws/article/news/2...
Citat: "...
Four years later, physicists in Austria, Switzerland and Singapore answered with data. Instead of measuring the linear polarization states used to violate Bell’s inequality they looked for correlations between elliptical polarizations – combinations of linear and circular states. Even assuming that entangled photons could respond to one another instantly, the correlations between polarization states still violated Leggett’s inequality. The conclusion being that instantaneous communication is not enough to explain entanglement and realism must also be abandoned.
...
The coincidence counts in the detector occured too often to agree with Leggett’s theory. They did, however, match quantum predictions.
...
"The main outcome is really a philosophical result," says Franke-Arnold. Entangled particles can't be described as individual entities, not even with a telepathic connection to their partners.
..."
June 16, 2008 World's Largest Quantum Bell Test Spans Three Swiss Towns:
http://www.physorg.com/news132830327.html
http://www.physorg.com/pdf132830327.pdf
Citat: "...
The distance enabled the physicists to completely finish performing their quantum measurements at each detector before any information could have time to travel between the two towns.
...
But, as physicists Daniel Salart, et al., explain in a recent issue of Physical Review Letters, these Bell tests might not have gone far enough. If quantum measurements aren’t finished until after a mass has moved (as the team assumes here), then the Bell violations in previous tests might merely have been due to some type of classical communication between particles unknown to today’s physics.
...
All of the steps – from photon detection to mirror movement – take about 7.1 microseconds, which is
significantly less than the 60 microseconds it would take a photon to cover the 18 km between
interferometers. So measurements made simultaneously at each of the interferometers could not be been
influenced by anything traveling at – or even a few times more than – the speed of light.
..."
-
Der er dog stadig problemer:
Læs i kommentarene her:
Lidt om (de teoretiske?) kvantecomputere:
http://ing.dk/artikel/spoerg-laeserne-hvad...
Hejsa,
Det bliver nævnt i artiklen, at atomerne har masse og dermed påvirkes af tyngdekraften og dermed måske giver et andet resultat end eksperimentet med fotoner. Det antydes dermed, at fotoner ikke påvirkes at tyngdekraften.
Det er, så vidt jeg ved, ikke rigtigt. Det er sandt, at fotoner har 0 hvilemasse, men de påvirkes sandelig af tyngdekraften - tænk bare på gravitationelle linser, lyset bøjning omkring Solen osv.
Kan vi få uddybet argumentet? Tak :)
De bedste hilsner
Kaspar
Ja, og der er et endnu stærkere argument for at gentage forsøget med atomer i stedet for fotoner. Fotonerne bevæger sig med lysets hastighed (sjovt nok !), og dermed, hvis vi prøver at se situationen "fra fotonens synspunkt" har fotoner ingen tid. Set fra fotonens synspunkt, opstår den og forsvinder igen på nøjagtigt samme tid. En anden konsekvens af relativitetsteorien er, at fotoner heller ikke har noget rum - alt er trukket sammen til et punkt, og dette punkt er det eneste der eksisterer for en foton.
Uden tid og rum, er det i sagens natur lettere suspekt at måle noget som helst ved hjælp af entangled fotoner.
Det er muligt at resultatet bliver det samme med atomer - men det mangler stadig at blive eftervist.
Det påståes at det er rummet der krummes i tyngdefelter og at lyset følger dette rum upåvirket, altså at den korteste vej er den krumning som tyngdefeltet laver i rummet, dette beviser så at rummet må bestå af noget, for noget bliver jo krummet.