เซ็กซี่บาคาร่า นิวตริโนทิ้งรอยทางไว้ในน้ำแข็ง

นักวิทยาศาสตร์ทำแผนที่แหล่งกำเนิดของอนุภาคในส่วนลึก เซ็กซี่บาคาร่า ที่มืดมิดของธารน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติก แสงวาบที่เกิดจากอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่านิวทริโนกำลังให้เบาะแสที่หาได้ยากเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุดของเอกภพ หลังจากค้นพบนิวตริโนพลังงานสูงกลุ่มแรกจากนอกระบบสุริยะเมื่อปลายปีที่แล้ว นักวิจัยจากหอสังเกตการณ์นิวตริโน IceCube ใช้เวลา 2014 ในการติดตามต้นกำเนิดของอนุภาคไปยังสถานที่ของวัตถุรุนแรงลึกลับที่ผลิตพวกมัน

นาธาน ไวท์ฮอร์น นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าวว่า “เป็นครั้งแรกที่ฉันสามารถชี้ไปที่พื้นที่บนท้องฟ้าและบอกว่ามีวัตถุพลังงานสูงพิเศษอยู่ที่นั่น” ขั้นตอนต่อไปคือการใช้ข้อมูลนิวทริโนเพื่อระบุวัตถุเหล่านั้น

เป็นเวลาหลายทศวรรษ 

ที่นักวิทยาศาสตร์ได้งุนงงเกี่ยวกับต้นกำเนิดของอนุภาคย่อยของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าเร็ว ซึ่งบางส่วนก็พ่นโลกด้วยพลังงานของอนุภาคที่หวือหวารอบเครื่องเร่งอนุภาคที่ดีที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้นประมาณ 100 ล้านเท่า แม้แต่การระเบิดของรังสีแกมมาที่ทรงพลังที่สุดก็ไม่ควรเร่งอนุภาคให้เร็วขึ้นด้วยความเร็วเหล่านั้น นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถติดตามอนุภาคกลับไปยังแหล่งกำเนิดได้ เนื่องจากสนามแม่เหล็กเบี่ยงเบนเส้นทางของอนุภาค

แต่นิวตริโนพลังงานสูง ซึ่งก่อตัวใกล้กับวัตถุที่มีความรุนแรงที่สุดในจักรวาลด้วย จะเดินทางเป็นเส้นตรง นิวตริโนไม่มีประจุ ดังนั้นจึงไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กและทะลุผ่านเมฆก๊าซและกาแล็กซีโดยปราศจากการรบกวน

ตั้งแต่ปี 2010 IceCube ได้ออกล่าหานิวตริโนจักรวาลใต้พื้นผิวของแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติก เซ็นเซอร์เกือบ 5,500 ตัวกระจายไปทั่วลูกบาศก์กิโลเมตรตรวจจับแสงวาบเมื่อนิวตริโนกระทบอะตอมในน้ำแข็ง IceCube ตรวจพบนิวตริโนพลังงานสูงอย่างน้อย 37 ตัวจากนอกระบบสุริยะ ( SN Online: 4/7/14 )

ในงานที่ไม่ได้ตีพิมพ์ในปีนี้ นักวิทยาศาสตร์ของ IceCube ได้ทำแผนที่สถานที่เกิดของชุดย่อยของนิวตริโน การชนกันของอะตอมกับนิวตริโนชนิดหนึ่งทำให้เกิดมิวออน ซึ่งนักฟิสิกส์สามารถติดตามขณะที่มันเจาะผ่านน้ำแข็ง นักวิจัยใช้เส้นทางมิวออนแต่ละเส้นทางเพื่อติดตามเส้นทางของนิวตริโนแม่และระบุพื้นที่ของท้องฟ้าที่มันมาถึง

ข้อมูลเบื้องต้นเปิดเผยว่านิวตริโนพลังงานสูงพุ่งชนโลกจากทุกทิศทุกทางอย่างเท่าเทียมกัน บ่งบอกว่าอนุภาคเกิดจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลจำนวนมากแทนที่จะเป็นวัตถุใกล้เคียงสองสามชิ้น ( SN: 17/17/14, p. 8 )

Einstein เน้นย้ำในภายหลังว่ากลศาสตร์ควอนตัมอธิบายขอบเขตของธรรมชาติที่สังเกตได้อย่างถูกต้อง “ฉันจะไม่ปฏิเสธว่าทฤษฎี [ควอนตัม] นี้แสดงถึงความก้าวหน้าในความรู้ทางกายภาพที่สำคัญ ในแง่หนึ่งถึงขั้นสุดท้าย” เขาเขียนในต้นฉบับที่เขาส่งไปเกิดในปี 1948 ไอน์สไตน์เพิ่งเชื่อว่าในที่สุดทฤษฎีที่ลึกกว่าบางทฤษฎีก็รวมเอา กลศาสตร์ควอนตัมอาจมาพร้อมที่จะคืนค่า “ของจริง” ให้กับการวัดที่เป็นไปได้ทั้งหมดบนอนุภาคที่พันกัน เขาต้องการทฤษฎีที่ว่า ในคำพูดของเขา จะรองรับ “การดำรงอยู่โดยอิสระของความเป็นจริงทางกายภาพที่มีอยู่ในส่วนต่างๆ ของอวกาศ”

“เมื่อผมพิจารณาปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ผมรู้จัก” เขาเขียน “ผมยังไม่พบข้อเท็จจริงใดๆ ที่จะทำให้ดูเหมือนว่าข้อกำหนดนั้นจะต้องถูกยกเลิก”

แต่หากเขามีชีวิตอยู่ต่อไปอีกสิบปี เขาอาจจะเปลี่ยนใจ ต้องขอบคุณนักฟิสิกส์ชาวไอริชชื่อ John Bell และการทดลองที่เขาได้รับแรงบันดาลใจ จะอธิบายในตอนที่ 2 ซึ่งพัวพันกับตอนที่ 1

ความน่ากลัวของควอนตัมรอดจากการทดสอบที่ยากที่สุด

ความแปลกประหลาดของการพัวพันนำไปสู่มุมมองใหม่เกี่ยวกับการเกิดขึ้นของกาลอวกาศ

ส่วนที่สองของสองส่วน (พันกัน) อ่านตอนที่หนึ่ง 

จนกระทั่งเขาเสียชีวิตในปี 1955 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์หวังว่าสักวันหนึ่งวิทยาศาสตร์จะขจัดสิ่งที่เขาเรียกว่าการกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล

ความกังวลของเขาคือการพัวพันควอนตัม อนุภาคที่พันกันสองอนุภาค แม้จะเดินทางไกลจากกันมากแล้ว ก็มีการเชื่อมต่อควอนตัมลึกลับเหมือนกัน การวัดหนึ่งจะบอกคุณทันทีว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไรจากการวัดแบบเดียวกันในอีกอันหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ถ้าเหรียญควอนตัมของอลิซกลับหาง เธอก็รู้ว่าเหรียญของบ็อบจะโผล่หัว ไม่ว่าเขาจะอยู่ที่ไหน เมื่อใดก็ตามที่เขามองไปที่เหรียญ

สำหรับไอน์สไตน์ ดูเหมือนว่าจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่ออนุภาคที่อยู่ห่างไกลได้มาซึ่งคุณสมบัติของมันเมื่ออนุภาคพบกันครั้งล่าสุด (กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเป็นจริงของทรัพย์สินถูกกำหนด “ในท้องถิ่น”) ดังนั้นเหรียญของ Bob จึงจะถูกขังไว้ที่ “หัวเท่านั้น” เมื่อเหรียญของเขาและอลิซแยกจากกัน ในมุมมองของ Einstein เหรียญทั้งสอง (หรืออนุภาค) มีคุณสมบัติที่ชัดเจนตลอดการเดินทาง แต่คณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมต้องการอย่างอื่น ในขอบเขตควอนตัม อนุภาคไม่มีคุณสมบัติที่แม่นยำจนกว่าจะวัดได้ ตัวอย่างเช่น แกนหมุนของอนุภาคควอนตัมจะไม่ชี้ขึ้นหรือลงจนกว่าคุณจะวัด (เช่นเหรียญหมุนที่ไม่มีหัวหรือก้อยจนกว่าคุณจะจับได้) เซ็กซี่บาคาร่า / ร้านอาหาร