Có thể có một hạt hy vọng cho mèo mèo cam chịu nổi tiếng nhất của vật lý, mèo Schrödinger.
Trong thí nghiệm kỳ quái tượng trưng cho trạng thái kỳ lạ của các hạt hạ nguyên tử trong vật lý lượng tử, một con mèo bị giam cầm trong một cái hộp vừa chết vừa sống cho đến khi chiếc hộp được mở ra, lúc đó con mèo rơi xuống hoặc chết một cách hạnh phúc.
Người ta đã từng nghĩ rằng khoảnh khắc của sự thật này là tức thời và hoàn toàn không thể đoán trước. Nhưng trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 3 tháng 6 trên tạp chí Nature, các nhà vật lý của Yale đã có thể theo dõi con mèo của Schrödinger, dự đoán số phận của mèo và thậm chí cứu con mèo khỏi cái chết kịp thời.
Với phát hiện mới này, các nhà vật lý đã có thể "dừng quá trình và đưa con mèo trở về trạng thái sống", Michel Devoret, nhà vật lý tại Harvard và một trong những đồng tác giả của nghiên cứu, nói với Live Science.
Trong vật lý, mèo Schrödinger là một thí nghiệm suy nghĩ trong đó một con mèo bị nhốt trong hộp với một hạt có cơ hội phân rã 50-50. Nếu hạt phân rã, con mèo chết; nếu không, con mèo sống. Tuy nhiên, cho đến khi bạn mở hộp, bạn không biết chuyện gì đã xảy ra với con mèo, vì vậy nó tồn tại trong sự chồng chất của cả hai trạng thái sống và chết, giống như các electron và các hạt hạ nguyên tử khác đồng thời tồn tại ở nhiều trạng thái (như nhiều năng lượng cấp độ) cho đến khi họ được quan sát. Khi một hạt được quan sát và chọn ngẫu nhiên chỉ chiếm một mức năng lượng, nó được gọi là bước nhảy lượng tử. Các nhà vật lý ban đầu nghĩ rằng các bước nhảy lượng tử là tức thời và rời rạc: gặp sự cố! Và đột nhiên, hạt ở trạng thái này hay trạng thái khác.
Nhưng vào những năm 1990, nhiều nhà vật lý bắt đầu nghi ngờ rằng các hạt đi theo một đường thẳng khi chúng nhảy, trước khi bước vào trạng thái cuối cùng. Vào thời điểm đó, các nhà vật lý không có công nghệ để quan sát những quỹ đạo đó, ông Todd Brun, nhà vật lý tại Đại học Nam California, người không tham gia nghiên cứu cho biết. Đó là nơi Devoret và các đồng tác giả của anh ấy đến.
Các nhà vật lý Yale chiếu ánh sáng rực rỡ vào một nguyên tử và quan sát cách ánh sáng tán xạ khi bước nhảy lượng tử xảy ra. Họ phát hiện ra rằng các bước nhảy lượng tử là liên tục chứ không phải rời rạc, và nhảy đến các mức năng lượng riêng biệt khác nhau được giữ cho các đường "bay" cụ thể.
Một khi các nhà vật lý biết trạng thái cụ thể mà nguyên tử tiếp cận, họ sẽ có thể đảo ngược chuyến bay đó, bằng cách áp dụng một lực theo đúng hướng chỉ với sức mạnh phù hợp, tác giả chính của nhà vật lý Đại học Yale Zlatko Minev nói. Xác định chính xác loại nhảy là rất quan trọng để đảo ngược thành công chuyến bay, ông nói thêm. "Nó rất bấp bênh", Minev nói với Live Science.
Một số nhà vật lý, như Brun, không ngạc nhiên với phát hiện này: "Điều này không khác với bất cứ ai đã dự đoán", Brun nói với Live Science. "Điều thú vị là họ đã thực hiện nó bằng thực nghiệm."
Phát hiện mới đặc biệt có ý nghĩa đối với các cơ sở nghiên cứu như Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế tia laser (LIGO), nơi các nhà vật lý quan sát sóng hấp dẫn, Devoret nói. Tại các cơ sở nghiên cứu này, hạt không thể đoán trước, còn được gọi là nhiễu lượng tử, là nguyên nhân cho những nỗ lực của các nhà khoa học để thực hiện các phép đo chính xác.
"Như các nhà vật lý muốn nói, với tiếng ồn lượng tử, thậm chí Chúa không thể biết bạn sẽ đo được gì," Devoret nói. Sử dụng nghiên cứu, các nhà vật lý có thể "tắt tiếng" lượng tử và thực hiện các phép đo chính xác hơn.
Các hạt và số phận của con mèo Schrödinger, sẽ luôn có phần khó đoán trong dài hạn, Devoret nói. Ông và phát hiện chính của đồng tác giả là số phận của họ có thể được quan sát và dự đoán khi chúng xảy ra.
"Nó hơi giống như những vụ phun trào núi lửa", Devoret giải thích, "về lâu dài chúng không thể đoán trước được. Nhưng trong ngắn hạn, bạn có thể thấy khi một người sắp phun trào."
