ویروس شرودینگر!

[∆ MeRzaD ∆]

فیزیک‌دانان درتلاشند با قرار دادن یک ویروسی در وضعیت نه‌جاندار-نه‌بیجان، یکی از مهم‌ترین اصول مکانیک کوانتومی را بیازمایند.

 معلق نگاه داشتن یک گربه بین مرگ و زندگی، یکی از شناخته شده‌ترین مسائل نظری در مکانیک کوانتوم است. اکنون پژوهشگرانی از کشورهای آلمان و اسپانیا، انجام یک آزمایش واقعی را پیشنهاد می‌کنند تا بتوان بررسی کرد که آیا یک ویروس می‌تواند در یک سوپرپوزیشن از دو حالت کوانتوم وجود داشته باشد یا نه.

چنین سوپرپوزیشن‌هایی معمولا در حوزه ذرات کوچک و بی‌جانی در ابعاد اتمی رخ می‌دهند. ولی این گروه اعتقاد دارند که روش آنها؛ که از لیزرهای به دقت تنظیم شده بهره می‌برد؛ می‌تواند به زودی این انطباق را برای چیزی در اندازه‌های یک موجود زنده و با خصوصیاتی شبیه به آن، ممکن سازد. آنها نتایج مقدماتی تحقیقات خود را در یک ژورنال علمی اینترنتی منتشر کرده‌اند.

مکانیک کوانتوم در سطوح پایه‌ای خود می‌گوید که ذرات می‌توانند فقط در حالت‌های مجزا وجود داشته باشند. برای مثال، پژوهشگران می‌توانند جهت لرزش ذرات را به «بالا» و یا «پایین» اندازه بگیرند، ولی هیچ حالت بینابینی میان این دو جهت وجود ندارد. با این وجود، در مقیاس‌های خیلی کوچک و غیر قابل رویت، ذرات می‌توانند به طور همزمان ترکیبی از هر دو حالت را داشته باشند، آمیزه غریبی که به آن سوپرپوزیشن گفته می‌شود.

در دهه ۱۹۳۰، ادوین شرودینگر فیزیکدان اتریشی آزمایش معروف گربه شرودینگر را تشریح کرد، آزمایشی نظری که به منظور نشان دادن دشواری‌های اعمال قوانین کوانتوم به حوزه فیزیک کلاسیک طرح شده بود. او فرض کرد که یک گربه در داخل یک جعبه قرار داشته باشد که یک شیشه از گاز سمی سیانید هیدروژن در آن قرار دارد. یک چکش بر فراز شیشه معلق است که با یک تکه کوچک از ماده‌ای رادیواکتیو ثابت نگاه داشته شده، و هنگامی که این ماده تجزیه شود و چکش آزاد شود، شیشه حاوی سم را خواهد شکست و گربه خواهد مرد.

تا زمانی که جعبه بسته است، ماده رادیواکتیو مانند یک ذره آونگی عمل می‌کند، چرا که در دو حالت وجود دارد، تجزیه شده و تجزیه نشده. این به این معنا است که گربه در برزخی از مرگ و زندگی قرار دارد و در آن واحد هم می‌تواند مرده باشد و هم زنده. تنها هنگامی که با اندازه‌گیری دانشمندان مشخص شود که ماده رادیواکتیو کاملا واکنش داده و متلاشی شده، می‌توان این وضعیت تعلیق و سوپرپوزیشن را پایان یافته دانست و گفت که گربه واقعا مرده است یا نه.

اریول رومرو ایسارت از انستیتوی فیزیک کوانتوم ماکس پلانک در گارچینگ آلمان، و همکارانش اکنون می‌گویند که امید دارند بتوانند آزمایشی مشابه با آزمایش شرودینگر را انجام دهند، البته با استفاده از ویروس به جای گربه.

ویروس آرام
این گروه امیدوار هستند که یک ویروس را با استفاده از یک میدان الکترومعناطیسی تولید شده توسط یک لیزر، در یک محفظه خلا به دام بیاندازند. سپس با یک لیزر دیگر، گروه می‌تواند حرکت ویروس را آرام کند تا جایی که حالتی که کمترین انرژی ممکن را داشته باشد، بی حرکت بماند.

هنگامی که ویروس بی‌حرکت ماند، گروه از یک فوتون برای فرستادن ویروس به یک سوپرپوزیشن کوانتومی از دو حالت استفاده می‌کند، حالتی که معلوم نیست ویروس حرکت می‌کند یا نه. تا هنگامی که حرکت ویروس اندازه‌گیری نشود، ویروس در یک سوپرپوزیشن حرکت و سکون باقی می‌ماند.

گروه تحقیقاتی پیشنهاد کرد که از ویروس موزاییک تنباکو استفاده شود، ویروسی لوله‌ای شکل که تقریبا ۵۰ نانومتر پهنا و یک میکرومتر درازا دارد. در حالی که هنوز تردیدهایی وجود دارد که آیا چنین ویروس‌هایی را می‌توان به عنوان یک موجود زنده در نظر گرفت، به گفته محققین این آزمایش را می‌توان به موجودان زنده کوچک نیز تعمیم داد. جانوران کندروی میکروسکوپی می‌توانند در یک محفظه خلا برای مدت چندین روز دوام بیاورند و شاید برای یک آزمایش شرودینگر مشابه نیز مناسب باشند.

دیگر فیزیکدان‌ها در مورد نتایج این آزمایش خوشبین نیستند. به گفته مارتین پلنیو از فیزیکدانان امپریال کالج لندن، هیچ دلیلی وجود ندارد که باور کنیم یک ویروس ممکن است رفتاری متفاوت با موجودات بیجان در اندازه‌های مشابه خود داشته باشد. او می‌گوید: «من عمیقا باور دارم که یک ویروس رفتاری کاملا مشابه با مولکول‌های غیر آلی دارد».

با این حال، او تصدیق می‌کند که آزمودن مواد نسبتا بزرگ، چه ویروس و چه مولکول، می‌تواند کار جذابی باشد. با لحاظ کردن مبانی فیزیک مکانیک، این باید ممکن باشد که چیزهای بزرگی مانند اتومبیل‌ها و انسان‌ها وارد حالت سوپرپوزیشن شوند، ولی این کار هیچ وقت اتفاق نمی افتد.

به گفته پلنیو بررسی مواد نسبتا بزرگ، می‌تواند به فیزیکدان‌ها کمک کند که دریابند که مرزهای دنیای کوانتوم کجا است و دنیای ماکروسکوپی اجسام بزرگ از کجا شروع می‌شود