О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Дело 12 июня | Дело 26 марта | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:

статья Мезоны устраивают "похороны" классической физике

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 11.11.2003
Реклама
цитата Дословно

Аполло Го из Национального центрального университета на Тайване

(об эксперименте с B-мезонами, подтверждающем нарушение неравенств Белла)

Если квантовая механика претендует на фундаментальное описание природы, то нелокальные корреляции должны обнаруживаться при использовании любых квантовомеханических величин. В этом эксперименте мы проверяем квантовое число, которое никогда не проверялось прежде. Кроме того, это квантовое число частиц-античастиц - очень важная величина в физике элементарных частиц, результаты могут иметь большое значения для всей этой области - я жду комментариев от других теоретиков, занимающихся элементарными частицами!

PhysicsWeb

Эксперимент Belle. Фото с сайта www.physicsweb.org Хорошо известные в квантовой механике неравенства Белла впервые были проверены в эксперименте с участием высокоэнергетичных частиц в лаборатории KEK в Японии. Причем именно нарушение этих знаменитых неравенств и является серьезным аргументом в пользу истинности современного понимания квантовой теории (копенгагеновская интерпретация) и позволяет "похоронить" так называемые "теории скрытых параметров", в определенном смысле привязанные к классической физике. Ранее уже неоднократно проводились эксперименты по проверке этих неравенств (и смысл полученных результатов был тем же), однако в них участвовали пары фотонов или ионы (нуклоны), теперь же речь идет о нестабильных частицах B-мезонах.

Чтобы экспериментально проверить эти неравенства, в общем случае необходимо провести измерения свойств пары частиц, которые являются разделенными в пространстве в смысле Специальной теории относительности, другими словами, у этих частиц не должно быть возможности обмениваться какими-либо сигналами, путешествующими со скоростью, меньшей или равной скорости света, в пределах продолжительности эксперимента - возможные корреляции могут быть обусловлены только их общим прошлым (иначе это называют "белловской локальностью" или "несепарабельностью").

В типичном эксперименте по проверке неравенств Белла рассматривается поляризация пары фотонов - измеряется относительный угол между осями поляризации. Квантовая механика предсказывает, что между частицами могут существовать "нелокальные" корреляции. Это означает, что, если один фотон поляризован, скажем, в вертикальном направлении, другой будет всегда "поляризоваться" в горизонтальном направлении, независимо от того, как далеко ему удастся "убежать" с момента рождения. Собственно, речь идет о парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР-парадокс) - вторая частица как бы мгновенно "узнает" о том, какие "показания" дала приборам первая частица. Нарушение неравенств Белла связано с тем, что поворот одного прибора, регистрирующего частицу, согласно квантовой механике, меняет информацию о системе и, следовательно, определенным образом влияет на вероятность регистрации частицы другим прибором, несмотря на то, что никакого материального носителя этого влияния (частицы или поля) не существует. Связано это с тем, что при измерении в квантовой механике происходит редукция волнового пакета. Однако некоторые физики утверждали, что такого не может быть, и что квантовые частицы будут иметь локальные значения, известные под именем "скрытые переменные" - то, что мы не можем измерить.

Белл и другие теоретики показали, что существует возможность экспериментально выяснить, какой подход ближе к истине - то есть выбрать между квантовой механикой и теориями скрытых переменных. В ходе такого эксперимента измеряют некий параметр S. Грубо говоря, локальные теории предсказывают, что S всегда будет меньше двух, тогда как квантовомеханическое предсказание - это S = 2√2. Когда S больше двух, говорят, что неравенства Белла нарушаются, что в свою очередь свидетельствует о несправедливости в квантовой механике так называемого критерия реальности физических величин Эйнштейна-Подольского-Розена (о том, что в полной физической теории каждый элемент физической реальности должен иметь отражение), по которому свойства частиц, описываемые некоммутирующими операторами (проекция спина на разные направления и т.п.), существуют независимо от их наблюдения. Согласно копенгагенской интерпретации и относительности к средствам наблюдения В.А.Фока (близкому к принципу дополнительности Бора), эти свойства характеризуют не столько сам объект, сколько отношение объекта к прибору, с помощью которого наблюдается это свойство, что и доказывают эксперименты, в которых неравенства Белла нарушаются.

Аполло Го (Apollo Go) из Национального центрального университета (National Central University) на Тайване в сотрудничестве с коллаборацией Belle (вероятно, можно говорить об игре слов: Bell - британский физик Джон Стюарт Белл, именем которого названо неравенство, а 'belle' - по-английски и по-французски 'красавица') поставил эксперимент на мезонной B-фабрике KEK. Установка представляла собой ускоритель, в котором сталкиваются встречные пучки электронов и позитронов, за счет чего рождаются пары B-мезонов и их соответствующих античастиц, которые в свою очередь распадаются на более легкие частицы. Пары мезонов при этом ведут себя подобно парам фотонов, но вместо того, чтобы анализировать корреляции между направлениями их поляризации, в данном эксперименте изучались корреляции между другими параметрами античастиц и частиц при помощи методики, известной как "маркировка аромата" ("flavour tagging"). В результате Го и его коллеги выяснили, что S = 2,725 с "хорошей" погрешностью.

Группа теперь планирует изучить корреляции античастиц и частиц более детально и "прозондировать" таким образом границу между классической и квантовой механикой.

Источник:
Mesons violate Bell's inequality - PhysicsWeb
Observation of Bell Inequality violation in B mesons - arXiv

Ссылки:
Теорема Белла и реалистические интерпретации квантовой теории - Философские проблемы физики элементарных частиц
Что мы не понимаем и что не принимаем в СТО - Дискуссия на membrana.ru
Физическая энциклопедия под редакцией А.М.Прохорова. Т.1. М., 1988

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 11.11.2003


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Выбор читателей