Det kan finnas ett korn av hopp för fysikens mest kända dömda katt, Schrödingers katt.
I det bisarra tankeexperimentet som symboliserar det konstiga tillståndet för subatomära partiklar i kvantefysiken, är en katt som är begränsad till en låda både död och levande tills lådan öppnas, vid vilken punkt katten antingen faller död eller gränsar lyckligt bort.
En gång trodde man att detta ögonblick av sanning var omedelbart och helt oförutsägbart. Men i en studie som publicerades 3 juni i tidskriften Nature kunde Yale-fysiker titta på Schrödingers katt i aktion, förutsäga kattens öde och till och med rädda katten från en förtidlig död.
Med detta nya resultat kunde fysikerna "stoppa processen och återlämna katten till sitt levande tillstånd", berättade Michel Devoret, en fysiker vid Harvard och en av studiens medförfattare, Live Science.
I fysiken är Schrödingers katt ett tankeexperiment där en katt fångas i en låda med en partikel som har en 50-50 chans att ruttna. Om partikeln sönderfaller dör katten; annars lever katten. Tills du öppnar lådan har du emellertid ingen aning om vad som hände med katten, så han existerar i en superposition av både döda och levande tillstånd, precis som elektroner och andra subatomära partiklar samtidigt finns i flera tillstånd (t.ex. multipel energi nivåer) tills de observeras. När en partikel observeras och slumpmässigt väljer att ockupera bara en energinivå kallas det ett kvanthopp. Fysiker tänkte ursprungligen att kvanthopp var omedelbar och diskret: Poof! Och plötsligt är partikeln i ett eller annat tillstånd.
Men på 1990-talet började fler fysiker misstänka att partiklarna följer en linjär väg när de tar sitt hopp, innan de går in i deras slutliga tillstånd. Vid den tiden hade fysiker inte tekniken för att observera dessa banor, säger Todd Brun, en fysiker vid University of South California, som inte deltog i forskningen. Det är där Devoret och hans medförfattare kommer in.
Yale-fysikerna lyste ett starkt ljus på en atom och observerade hur ljuset spridda när kvanthoppet inträffade. De fann att kvanthoppen var kontinuerliga snarare än diskreta, och att hopp till olika diskreta energinivåer som hölls till specifika "flyg" -vägar.
När fysikerna visste det specifika tillståndet atomen närmade sig kunde de sedan vända den flykten genom att tillämpa en kraft i rätt riktning med precis rätt styrka, sa huvudförfattaren och Yale University-fysikern Zlatko Minev. Att korrekt identifiera typen av hopp var avgörande för att framgångsrikt vända flygningen, tillade han. "Det är mycket osäkert", sa Minev till Live Science.
Vissa fysiker, som Brun, är inte förvånade över upptäckten: "Detta skiljer sig inte från någonting som någon hade förutspått," sa Brun till Live Science. "Det intressanta är att de genomförde det experimentellt."
Det nya fyndet är särskilt viktigt för forskningsanläggningar som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), där fysiker observerar gravitationsvågor, säger Devoret. Vid dessa forskningsanläggningar är partikelens oförutsägbarhet, även kallad kvantbuller, forskarnas ansträngningar att göra exakta mätningar.
"Som fysiker gillar att säga, med kvantbuller, kan inte ens Gud veta vad du kommer att mäta," sade Devoret. Med hjälp av forskningen kan fysiker "stänga av" kvantbrus och göra mer exakta mätningar.
Partiklar, och ödet för Schrödingers katt, kommer alltid att vara något oförutsägbara på lång sikt, sade Devoret. Han och hans medförfattares huvudsakliga konstatering är att deras öde kan observeras och förutsägas när de händer.
"Det är lite som vulkanutbrott," förklarade Devoret, "de är oförutsägbara på lång sikt. Men på kort sikt kan du se när man håller på att bryta ut."
