Kuantum bilgiler

Bir parçacık bir yerde, özelliği başka bir yerde olabilir mi?

Kuantum Cheshire Kedisi deneyinde, nötronun varlığına ve spinine ilişkin zayıf ölçümler farklı yolları işaret eder. Ancak bu, spinin parçacıktan kopup bağımsız dolaştığının kanıtı değildir.

Klasik dünyada bir elmayı alıp kırmızılığını masada bırakamazsın. Nesne nereye giderse, ona ait özelliklerin de onunla gitmesini beklersin. Buraya kadar bildiğimiz fizik. Ama kuantum ölçeğinde bu beklentiyi zorlayan bir deney var.

2014 yılında Tobias Denkmayr ve çalışma arkadaşları, nötronları iki kollu bir interferometreden geçirdi. Nötronların başlangıçtaki kuantum durumu özel olarak hazırlandı; çıkışta ise yalnızca belirli bir ölçüm sonucuna karşılık gelen olaylar seçildi. Buna ön seçim ve son seçim denir.

Aradaki yolları incelemek için zayıf ölçüm kullanıldı. Buradaki “zayıf”, ölçüm düzeneğinin sistemle etkileşiminin küçük olmasıdır. Tek bir nötronun yolculuğunu kesintisiz izlemek yerine, çok sayıda tekrarın seçilmiş sonuçlarından bilgi elde edilir.

İşin şaşırtıcı tarafı şu: Bu koşullarda, nötronun belirli bir kolda bulunmasına ilişkin zayıf ölçümler bir kolu, spin bileşeniyle ilişkili manyetik ölçümler ise diğer kolu işaret etti. Sistem, sanki nötron bir yoldan, manyetik özelliği başka bir yoldan geçiyormuş gibi davrandı.

Bu nedenle olaya kuantum Cheshire Kedisi deniyor. İsim, Alice Harikalar Diyarında’daki, bedeni kaybolurken gülümsemesi görünmeye devam eden kediden geliyor. Burada nötron kediyi, spinle ilişkili manyetik özellik ise gülümsemeyi temsil ediyor.

Ancak “sanki” sözcüğü önemli. Deney, spini nötrondan söküp başka bir yere koymadı. Gösterilen şey, belirli hazırlama ve seçim koşullarında farklı fiziksel özelliklere duyarlı ölçümlerin farklı kollarda yanıt verebilmesiydi.

Güzel tarafı şu: Kuantum dünyasında “Parçacık nerede?” sorusuna verilen yanıt, onun bütün özelliklerini aynı noktaya yerleştiren klasik bir resim kurmaya her zaman yetmiyor. Şaşırtıcı olan, bu resmin sınırlarının deneyle araştırılabilmesi.