Квантовий світ виявився ще дивнішим: нове явище змінює фізику

У квантовому світі властивості частинки можуть існувати окремо від неї самої, включно з її моментом імпульсу.

Нове відкриття робить квантову фізику ще більш загадковою. Вчені виявили, що спін частинки, тобто її власний момент імпульсу, може переміщатися сам по собі, незалежно від частинки. Це може змінити наші уявлення про фундаментальні закони фізики.

Дослідники порівнюють це явище з Чеширським котом з “Аліси в країні чудес”, який міг зникнути, залишивши одну лише посмішку. Аналогічно, спін може “покинути” частинку. Ефект, відомий як квантовий Чеширський кіт, був підтверджений 10 років тому, коли вчені показали, що спін нейтрона може відокремлюватися від частинки. Тепер фізики провели більш глибоке дослідження моменту імпульсу в квантовому масштабі.

Момент імпульсу залежить від маси, швидкості та розміру об’єкта і має підкорятися закону збереження, згідно з яким він не може бути створений або знищений, а тільки перерозподілений. Однак нове відкриття показує, що в квантовому світі це правило може не завжди працювати.

В експерименті вчені спостерігали частинку, розташовану в лівій частині установки з відбивною стінкою посередині. Іноді частинка могла проходити крізь стінку завдяки квантовому тунелюванню. Дослідники виявили, що її момент імпульсу міг змінюватися навіть коли сама частинка залишалася на місці. Ба більше, вони виявили, що момент імпульсу опинявся на правій стороні установки, хоча частинка ніколи не контактувала з цією областю.

Це відкриття ставить під сумнів наше розуміння законів збереження у квантовій фізиці. Вчені вважають, що воно може мати серйозні наслідки для всієї фізики, оскільки демонструє, що властивості частинки можуть переміщатися незалежно від матеріального об’єкта. Дослідження також підкреслює складність вивчення квантового світу, де традиційні уявлення про частинки не завжди працюють.

Експерименти з квантовим світлом і ультрахолодними атомами можуть допомогти підтвердити ці висновки і пролити світло на закони збереження в квантовій механіці.

Результати дослідження вже прийняті до публікації в журналі Physical Review