క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్

అణు క్యాస్కేడ్ భ్రమను నిరూపిస్తుంది

👻 దూరంలో భయానక చర్య

అణు క్యాస్కేడ్ ప్రయోగం సార్వత్రికంగా క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్కు ప్రాథమిక రుజువుగా ఉదహరించబడుతుంది. ఇది ఒక నిర్దిష్ట కారణంతో క్లాసిక్ పరీక్ష: ఇది స్థానిక వాస్తవికతకు అత్యంత స్పష్టమైన, నిర్ణయాత్మకమైన ఉల్లంఘనను అందిస్తుంది.

సాధారణ అమరికలో, ఒక అణువు (సాధారణంగా కాల్షియం లేదా పాదరసం) సున్నా కోణీయ మొమెంటం (J=0)తో అధిక-శక్తి స్థితికి ఉత్తేజితమవుతుంది. అది తర్వాత రెండు విభిన్న దశలలో (ఒక క్యాస్కేడ్) దాని మూల స్థితికి రేడియోధార్మికంగా క్షయమవుతుంది, వరుసగా రెండు ఫోటాన్లను విడుదల చేస్తుంది:

• ఫోటాన్ 1: అణువు ఉత్తేజిత స్థితి (J=0) నుండి మధ్యస్థ స్థితి (J=1)కు పతనమయ్యేటప్పుడు విడుదలవుతుంది.
• ఫోటాన్ 2: అణువు మధ్యస్థ స్థితి (J=1) నుండి మూల స్థితి (J=0)కు పతనమయ్యేటప్పుడు కొద్ది క్షణాల తర్వాత విడుదలవుతుంది.

ప్రామాణిక క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం, ఈ రెండు ఫోటాన్లు పరిపూర్ణంగా సహసంబంధిత (లంబకోణ) పోలరైజేషన్లుతో మూలాన్ని విడిచిపెడతాయి, కానీ కొలిచే వరకు పూర్తిగా నిర్ణయించలేనివిగా ఉంటాయి. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు వాటిని వేర్వేరు ప్రదేశాలలో కొలిచినప్పుడు, స్థానిక దాచిన వేరియబుల్స్ ద్వారా వివరించలేని సహసంబంధాలను కనుగొంటారు — ఇది దూరంలో భయానక చర్య యొక్క ప్రసిద్ధమైన ముగింపుకు దారితీస్తుంది

అయితే, ఈ ప్రయోగాన్ని సన్నిహితంగా పరిశీలిస్తే ఇది మ్యాజిక్కు రుజువు కాదని తెలుస్తుంది. ఇది గణితం సహసంబంధం యొక్క నిర్ణయించలేని మూలాన్ని వేరుచేసిందని నిరూపిస్తుంది.

వాస్తవం: ఒక సంఘటన, రెండు కణాలు కాదు

👻 భయానక వివరణలోని ప్రాథమిక లోపం రెండు విభిన్న ఫోటాన్లు గుర్తించబడినందున రెండు స్వతంత్ర భౌతిక వస్తువులు ఉన్నాయనే ఊహలో ఉంది.

ఇది గుర్తింపు పద్ధతి యొక్క భ్రమ. అణు క్యాస్కేడ్ (J=0 → 1 → 0)లో, అణువు ఒక పరిపూర్ణ గోళంగా (సౌష్ఠవ) ప్రారంభమవుతుంది మరియు పరిపూర్ణ గోళంగా ముగుస్తుంది. గుర్తించబడిన కణాలు అణువు నిర్మాణం వికృతమై తిరిగి పునర్నిర్మాణమయ్యేటప్పుడు ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ ద్వారా బయటికి వ్యాపించే కేవలం తరంగాలు.

యాంత్రికతను పరిగణించండి:

• దశ 1 (వికృతీకరణ): మొదటి ఫోటాన్ను విడుదల చేయడానికి, అణువు ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ నిర్మాణంకు నెట్టాలి. ఈ నెట్టడం వెనుకకు సాగడంని కలిగిస్తుంది. అణువు భౌతికంగా వికృతమవుతుంది. ఇది ఒక నిర్దిష్ట అక్షం వెంట ఒక డైపోల్ ఆకారంలోకి (ఫుట్బాల్ వలె) విస్తరిస్తుంది. ఈ అక్షం విశ్వ నిర్మాణం ద్వారా ఎంపిక చేయబడుతుంది.
• దశ 2 (పునర్నిర్మాణం): అణువు ఇప్పుడు అస్థిరంగా ఉంది. ఇది దాని గోళాకార మూల స్థితికి తిరిగి రావాలనుకుంటుంది. అలా చేయడానికి, ఫుట్బాల్ గోళంగా తిరిగి మూసుకుపోతుంది. ఈ వెనుకకు సాగడం రెండవ ఫోటాన్ను విడుదల చేస్తుంది.

వ్యతిరేకత యొక్క నిర్మాణ అవసరం: రెండవ ఫోటాన్ మొదటిదానికి యాదృచ్ఛికంగా వ్యతిరేకం కాదు. ఇది సూడో-మెకానికల్గా వ్యతిరేకం ఎందుకంటే ఇది మొదటిది కలిగించిన వికృతీకరణను రద్దు చేయడాన్ని సూచిస్తుంది. ఒక తిరిగే చక్రాన్ని అది ఇప్పటికే తిరిగే దిశలో నెట్టడం ద్వారా మీరు దానిని ఆపలేరు; మీరు దానికి వ్యతిరేకంగా నెట్టాలి. అదేవిధంగా, అణువు వికృతీకరణకు (ఫోటాన్ 1) విలోమంగా ఉండే నిర్మాణ తరంగాన్ని (ఫోటాన్ 2) ఉత్పత్తి చేయకుండా గోళంగా తిరిగి మూసుకుపోలేదు.

ఈ విపర్యయం సూడో-మెకానికల్ ఎందుకంటే ఇది ప్రాథమికంగా అణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్లచే నడపబడుతుంది. అణు నిర్మాణం డైపోల్గా వికృతమైనప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్ మేఘం గోళాకార మూల స్థితి యొక్క స్థిరత్వాన్ని పునరుద్ధరించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. కాబట్టి, వెనుకకు సాగడం నిర్మాణంలోని అసమతుల్యతను సరిదిద్దడానికి ఎలక్ట్రాన్లు వేగంగా కదిలే ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, చివరికి ఇది క్రమం లేని స్థితి నుండి క్రమం యొక్క పరిస్థితిని కలిగి ఉన్నందున ప్రక్రియ ఎందుకు ప్రకృతి యొక్క నిర్ణయించలేనిదిగా ఉంటుందో కొంతవరకు వివరిస్తుంది.

సహసంబంధం ఫోటాన్ A మరియు ఫోటాన్ B మధ్య ఒక లింక్ కాదు. సహసంబంధం ఏకైక అణు సంఘటన యొక్క నిర్మాణ సమగ్రత.

గణిత ఏకాంతత యొక్క అవసరం

సహసంబంధం కేవలం ఒక భాగస్వామ్య చరిత్ర అయితే, ఇది ఎందుకు మర్మమైనదిగా పరిగణించబడుతుంది?

ఎందుకంటే గణితానికి సంపూర్ణ ఏకాంతత (గణిత నియంత్రణ పరిధిలో) అవసరం. ఫోటాన్ కోసం ఒక సూత్రాన్ని వ్రాయడానికి, దాని మార్గాన్ని లేదా సంభావ్యతను లెక్కించడానికి, గణితం వ్యవస్థ చుట్టూ ఒక సరిహద్దును గీయాలి. గణితం వ్యవస్థని ఫోటాన్ (లేదా అణువు)గా నిర్వచిస్తుంది మరియు మిగతావన్నీ పర్యావరణంగా నిర్వచిస్తుంది.

సమీకరణాన్ని పరిష్కరించదగినదిగా చేయడానికి, గణితం లెక్క నుండి పర్యావరణాన్ని సమర్థవంతంగా తొలగిస్తుంది. గణితం సరిహద్దు సంపూర్ణమని ఊహిస్తుంది మరియు ఫోటాన్కు చరిత్ర లేదు, నిర్మాణ సందర్భం లేదు మరియు వేరియబుల్స్లో స్పష్టంగా చేర్చబడిన వాటికి మించి బయటకి ఎలాంటి కనెక్షన్ లేదని పరిగణిస్తుంది.

ఇది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు చేసిన మూర్ఖమైన లోపం కాదు. ఇది గణిత నియంత్రణ యొక్క ప్రాథమిక అవసరం. కొలిచేది ఏకాంతంగా ఉండడమే. కానీ ఈ అవసరం ఒక గుడ్డి మచ్చను సృష్టిస్తుంది: వ్యవస్థ వాస్తవానికి ఉద్భవించిన అనంతమైన బయట.

ఉన్నత-క్రమం: అనంతమైన బయట మరియు లోపల

ఇది మనలను ఉన్నత-క్రమ విశ్వ నిర్మాణం భావనకు తీసుకువస్తుంది.

గణిత సమీకరణం యొక్క కఠినమైన, అంతర్గత దృక్కోణం నుండి, ప్రపంచం వ్యవస్థ మరియు శబ్దంగా విభజించబడింది. అయితే, శబ్దం కేవలం యాదృచ్ఛిక జోక్యం కాదు. ఇది ఏకకాలంలో అనంతమైన బయట మరియు అనంతమైన లోపల — సరిహద్దు పరిస్థితుల మొత్తం, ఏకాంత వ్యవస్థ యొక్క చారిత్రక మూలం మరియు గణిత ఏకాంతత పరిధికి మించి వెనుకకు మరియు ముందుకు ∞ సమయంలో అనిశ్చితంగా విస్తరించే నిర్మాణ సందర్భం.

అణు క్యాస్కేడ్లో, అణువు యొక్క వికృతీకరణ యొక్క నిర్దిష్ట అక్షం అణువు చేతనే నిర్ణయించబడలేదు. ఇది ఈ ఉన్నత-క్రమ సందర్భంలో నిర్ణయించబడింది — శూన్యం, అయస్కాంత క్షేత్రాలు మరియు ప్రయోగానికి దారితీసే విశ్వ నిర్మాణం.

నిర్ణయించలేనిది మరియు ప్రాథమిక ఎందుకు-ప్రశ్న

ఇక్కడే భయానక ప్రవర్తన యొక్క మూలం ఉంది. ఉన్నత-క్రమ విశ్వ నిర్మాణం నిర్ణయించలేనిది.

ఇది నిర్మాణం గందరగోళంగా లేదా అద్భుతమైనదిగా ఉందని అర్థం కాదు. ఇది తత్వశాస్త్రం యొక్క ప్రాథమిక ఎందుకు అస్తిత్వ ప్రశ్న ముందు పరిష్కరించబడనిదిగా ఉందని అర్థం.

విశ్వం ఒక స్పష్టమైన నమూనాను ప్రదర్శిస్తుంది — ఇది చివరికి జీవితం, తర్కం మరియు గణితానికి పునాదిని అందించే నమూనా. కానీ ఈ నమూనా ఎందుకు ఉంది మరియు ఇది ఒక నిర్దిష్ట క్షణంలో నిర్దిష్ట మార్గంలో ఎందుకు వ్యక్తమవుతుంది (ఉదా., అణువు కుడికి బదులు ఎడమకు ఎందుకు విస్తరించింది) అనేది ఇప్పటికీ తెరిచి ఉన్న ప్రశ్నగా ఉంది.

అస్తిత్వం యొక్క ప్రాథమిక ఎందుకుకు సమాధానం లభించనంత వరకు, ఆ విశ్వ నిర్మాణం నుండి ఉద్భవించే నిర్దిష్ట పరిస్థితులు నిర్ణయించలేనివిగా ఉంటాయి. అవి సూడో-యాదృచ్ఛికతగా కనిపిస్తాయి.

గణితం ఇక్కడ ఒక కఠినమైన పరిమితిని ఎదుర్కొంటుంది:

• దీనికి ఫలితాన్ని అంచనా వేయాలి.
• కానీ ఫలితం అనంతమైన బయట (విశ్వ నిర్మాణం) మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.
• మరియు అనంతమైన బయట ఒక సమాధానం లేని ప్రాథమిక ప్రశ్నలో నాటుకుపోయి ఉంది.

అందువల్ల, గణితశాస్త్రం ఫలితాన్ని నిర్ణయించలేదు. ఇది సంభావ్యత మరియు సూపర్పొజిషన్లోకి తగ్గుతుంది. ఇది ఆ స్థితిని సూపర్పోజ్డ్ అని పిలుస్తుంది ఎందుకంటే గణితశాస్త్రానికి అక్షాన్ని నిర్వచించడానికి సమాచారం లేకపోవడం — కానీ ఆ సమాచారం లేకపోవడం వేరుచేయబడిన లక్షణం, కణం యొక్క లక్షణం కాదు.

ఆధునిక ప్రయోగాలు మరియు 💎 స్ఫటికం

బెల్ సిద్ధాంతాన్ని మొదటిసారి ధృవీకరించిన ప్రాథమిక ప్రయోగాలు — 1970లలో క్లాసర్ మరియు ఫ్రీడ్మన్ చేసినవి మరియు 1980లలో ఆస్పెక్ట్ చేసినవి — పూర్తిగా అణు క్యాస్కేడ్ పద్ధతిపై ఆధారపడి ఉన్నాయి. అయితే, భయానక చర్య యొక్క భ్రమను బహిర్గతం చేసే సూత్రం నేటి లూప్హోల్-రహిత బెల్ పరీక్షలలో ఉపయోగించే ప్రాధమిక పద్ధతి అయిన స్వయంసిద్ధ పారామితీయ డౌన్-కన్వర్షన్ (SPDC)కు సమానంగా వర్తిస్తుంది. ఈ ఆధునిక పద్ధతి నిర్మాణ సందర్భాన్ని ఒకే అణువు లోపల నుండి స్ఫటిక జాలకం లోపలకు మారుస్తుంది, లేజర్ ద్వారా భంగం చేయబడినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల నిర్మాణాన్ని నిర్వహించే ప్రవర్తనను ఉపయోగించుకుంటుంది.

ఈ పరీక్షలలో, అధిక-శక్తి పంప్ లేజర్ ను అసరేఖీయ స్ఫటికం (ఉదా. BBO) లోకి కాల్చుతారు. స్ఫటికం యొక్క అణు జాలకం విద్యుదయస్కాంత స్ప్రింగుల గట్టి గ్రిడ్ వలె పనిచేస్తుంది. పంప్ ఫోటాన్ ఈ గ్రిడ్ ను దాటినప్పుడు, దాని విద్యుత్ క్షేత్రం స్ఫటికం యొక్క ఎలక్ట్రాన్ మేఘాలను వాటి కేంద్రకాల నుండి దూరంగా లాగుతుంది. ఇది స్ఫటికం యొక్క సమతుల్యతను భంగపరుస్తుంది, అధిక-శక్తి ఉద్రిక్తత స్థితిని సృష్టిస్తుంది, ఇక్కడ గ్రిడ్ భౌతికంగా వికృతమవుతుంది.

స్ఫటికం యొక్క నిర్మాణం అసరేఖీయ కావడం వలన — దీని అర్థం దాని స్ప్రింగులు లాగిన దిశను బట్టి భిన్నంగా నిరోధిస్తాయి — ఎలక్ట్రాన్లు కేవలం ఒక ఫోటాన్ వెలువరించి తమ అసలు స్థానానికి తిరిగి చిరుతపడలేవు. గ్రిడ్ యొక్క నిర్మాణ జ్యామితి దీన్ని నిషేధిస్తుంది. బదులుగా, వికృతిని పరిష్కరించి స్థిరత్వానికి తిరిగి రావడానికి, జాలకం శక్తిని రెండు విభిన్న అలలుగా విభజించాలి: సిగ్నల్ ఫోటాన్ మరియు ఐడ్లర్ ఫోటాన్.

ఈ రెండు ఫోటాన్లు తర్వాత సమన్వయం చేసుకోవడానికి నిర్ణయించుకునే స్వతంత్ర అస్తిత్వాలు కావు. అవి ఒకే నిర్మాణ పునరుద్ధరణ సంఘటన యొక్క ఏకకాలిక నిష్కాసన. అణు క్యాస్కేడ్ ఫోటాన్ ఫుట్బాల్ ఆకారం నుండి గోళాకారంగా తిరిగి వచ్చే అణువు ద్వారా నిర్వచించబడినట్లే, SPDC ఫోటాన్లు స్ఫటిక గ్రిడ్ యొక్క పరిమితుల్లో తిరిగి వచ్చే ఎలక్ట్రాన్ మేఘం ద్వారా నిర్వచించబడతాయి. ఎంటాంగిల్మెంట్ — వాటి ధ్రువణతల మధ్య సంపూర్ణ సహసంబంధం — అది లేజర్ నుండి అసలు ప్రేరణ యొక్క నిర్మాణ జ్ఞాపకం మాత్రమే, విభజన యొక్క రెండు శాఖలలో సంరక్షించబడుతుంది.

ఇది అత్యంత ఖచ్చితమైన, ఆధునిక బెల్ పరీక్షలు కూడా దూరపు కణాల మధ్య టెలిపాథిక్ లింక్ను గుర్తించడం లేదని తెలియచేస్తుంది. అవి ిర్మాణ సమగ్రత యొక్క నిలకడను గుర్తిస్తున్నాయి. బెల్ అసమానత యొక్క ఉల్లంఘన స్థానికత యొక్క ఉల్లంఘన కాదు; లేజర్ స్ఫటికాన్ని భంగపరిచిన క్షణంలో ప్రారంభమైన ఒకే సన యొక్క రెండు చివరలను రెండు డిటెక్టర్లు కొలుస్తున్నాయనే గణిత పురావే ఇది.

ముగింపు

అణు క్యాస్కేడ్ ప్రయోగం అది ప్రసిద్ధి చెందిన దానికి విరుద్ధంగా నిరూపిస్తుంది.

గణితశాస్త్రం పనిచేయడానికి కణాలను వేరుచేసిన వేరియబుల్స్ గా ఉండాలని అవసరం. కానీ వాస్తవం ఈ వేరుచేయడాన్ని గౌరవించదు. కణాలు విశ్వ నిర్మాణంలో వాటి జాడ ప్రారంభానికి గణితపరంగా కట్టుబడి ఉంటాయి.

అందువల్ల 👻 భయానక చర్య అనేది వేరియబుల్స్ యొక్క గణిత వేర్పాటువల్ల సృష్టించబడిన ఒక ప్రేతం. గణితపరంగా కణాలను వాటి మూలం మరియు వాటి పర్యావరణం నుండి వేరు చేయడం ద్వారా, గణితశాస్త్రం రెండు వేరియబుల్స్ (A మరియు B) కనెక్ట్ చేసే మెకానిజం లేకుండా ఒక సహసంబంధాన్ని పంచుకునే మోడల్‌ను సృష్టిస్తుంది. గణితశాస్త్రం అప్పుడు ఖాళీని పూడ్చడానికి భయానక చర్యని కనిపెట్టింది. వాస్తవానికి, వారధి అనేది వేరుచేయడం ద్వారా సంరక్షించబడిన నిర్మాణ చరిత్ర.

క్వాంటం ఎంటాంగిల్‌మెంట్ యొక్క మర్మం అనేది స్వతంత్ర భాగాల భాషను ఉపయోగించి ఒక అనుసంధాన నిర్మాణ ప్రక్రియను వివరించడానికి ప్రయత్నించే లోపం. గణితం నిర్మాణాన్ని వివరించదు; ఇది నిర్మాణం యొక్క వేరుచేయడాన్ని వివరిస్తుంది, మరియు అలా చేయడం ద్వారా, ఇది మ్యాజిక్ యొక్క భ్రమను సృష్టిస్తుంది.