Οι κβαντικές σήραγγες δείχνουν πώς τα σωματίδια μπορούν να σπάσουν την ταχύτητα του φωτός

Μόλις ανακαλύφθηκαν οι ριζικές εξισώσεις της κβαντικής μηχανικής, οι φυσικοί εντόπισαν ένα από τα πιο παράξενα φαινόμενα που επιτρέπει η θεωρία.

Η «κβαντική σήραγγα» δείχνει πόσο βαθιά διαφέρουν τα σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια από τα μεγαλύτερα πράγματα. Πέτα μια μπάλα στον τοίχο και αναπηδά προς τα πίσω. αφήστε το να κυλήσει στον πάτο μιας κοιλάδας και μένει εκεί. Αλλά ένα σωματίδιο περιστασιακά περνάει μέσα από τον τοίχο. Έχει την ευκαιρία να «γλιστρήσει μέσα από το βουνό και να δραπετεύσει από την κοιλάδα», όπως έγραψαν δύο φυσικοί στο Nature το 1928, σε μια από τις παλαιότερες περιγραφές της διάνοιξης σήραγγας.

Οι φυσικοί είδαν γρήγορα ότι η ικανότητα των σωματιδίων να περνούν σε σήραγγα μέσα από φράγματα έλυσε πολλά μυστήρια. Εξήγησε διάφορους χημικούς δεσμούς και ραδιενεργές διασπάσεις και πώς οι πυρήνες υδρογόνου στον ήλιο είναι σε θέση να ξεπεράσουν την αμοιβαία απώθησή τους και να συντηχθούν, παράγοντας ηλιακό φως.

Αλλά οι φυσικοί έγιναν περίεργοι - στην αρχή ήπια, μετά νοσηρά. Πόσο καιρό, αναρωτήθηκαν, χρειάζεται για να περάσει ένα σωματίδιο μέσα από ένα φράγμα;

Το πρόβλημα ήταν ότι η απάντηση δεν είχε νόημα.

Ο πρώτος δοκιμαστικός υπολογισμός του χρόνου διάνοιξης σήραγγας εμφανίστηκε σε έντυπη μορφή το 1932. Ακόμη και παλαιότερες μαχαιριές μπορεί να είχαν γίνει ιδιωτικά, αλλά «όταν λαμβάνεις μια απάντηση που δεν μπορείς να βγάλεις νόημα, δεν τη δημοσιεύεις», σημείωσε ο Aephraim Steinberg. ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο.

Μόλις το 1962 ένας μηχανικός ημιαγωγών στην Texas Instruments, ονόματι Thomas Hartman, έγραψε μια εργασία που υιοθέτησε ρητά τις συγκλονιστικές συνέπειες των μαθηματικών.

Ο Χάρτμαν διαπίστωσε ότι ένα φράγμα φαινόταν να λειτουργεί ως συντόμευση. Όταν ένα σωματίδιο εισχωρεί σε σήραγγες, το ταξίδι διαρκεί λιγότερο χρόνο από ό,τι αν δεν υπήρχε το φράγμα. Ακόμη πιο εκπληκτικό, υπολόγισε ότι η πάχυνση ενός φραγμού δύσκολα αυξάνει τον χρόνο που χρειάζεται για ένα σωματίδιο να περάσει σε σήραγγα. Αυτό σημαίνει ότι με ένα επαρκώς παχύ φράγμα, τα σωματίδια θα μπορούσαν να πηδήξουν από τη μια πλευρά στην άλλη πιο γρήγορα από το φως που διανύει την ίδια απόσταση μέσω του κενού χώρου.

Εν ολίγοις, η κβαντική σήραγγα φαινόταν να επιτρέπει ταξίδια ταχύτερα από το φως, μια υποτιθέμενη φυσική αδυναμία.

«Μετά το φαινόμενο Χάρτμαν, τότε οι άνθρωποι άρχισαν να ανησυχούν», είπε ο Στάινμπεργκ.

Η συζήτηση κυκλοφόρησε για δεκαετίες, εν μέρει επειδή το ερώτημα του χρόνου διάνοιξης σήραγγας φαινόταν να χαράσσει μερικές από τις πιο αινιγματικές πτυχές της κβαντικής μηχανικής. «Αποτελεί μέρος του γενικού προβλήματος του τι είναι χρόνος και πώς μετράμε τον χρόνο στην κβαντομηχανική και ποια είναι η σημασία του», είπε ο Έλι Πόλακ, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ. Οι φυσικοί έβγαλαν τελικά τουλάχιστον 10 εναλλακτικές μαθηματικές εκφράσεις για το χρόνο διάνοιξης σήραγγας, καθεμία από τις οποίες αντικατοπτρίζει μια διαφορετική οπτική γωνία για τη διαδικασία διάνοιξης σήραγγας. Καμία δεν έλυσε το πρόβλημα.

Αλλά το ερώτημα του χρόνου διάνοιξης σήραγγας επιστρέφει, τροφοδοτούμενο από μια σειρά βιρτουόζων πειραμάτων που έχουν μετρήσει με ακρίβεια τον χρόνο διάνοιξης σήραγγας στο εργαστήριο.

Στην πιο αξιέπαινη μέτρηση που έχει αναφερθεί στο Nature Τον Ιούλιο, η ομάδα του Steinberg στο Τορόντο χρησιμοποίησε αυτό που ονομάζεται μέθοδος ρολογιού Larmor για να μετρήσει πόσο χρόνο χρειάστηκαν τα άτομα ρουβιδίου για να περάσουν σε σήραγγα μέσω ενός απωθητικού πεδίου λέιζερ.

«Το ρολόι Larmor είναι ο καλύτερος και πιο διαισθητικός τρόπος για τη μέτρηση του χρόνου διάνοιξης σήραγγας και το πείραμα ήταν το πρώτο που τον μέτρησε πολύ όμορφα», είπε ο Igor Litvinyuk, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο Griffith στην Αυστραλία που ανέφερε μια διαφορετική μέτρηση του χρόνου διάνοιξης σήραγγας σε Φύση πέρυσι.

Ο Luiz Manzoni, ένας θεωρητικός φυσικός στο Κολλέγιο Concordia στη Μινεσότα, βρίσκει επίσης τη μέτρηση του ρολογιού Larmor πειστική. "Αυτό που μετρούν είναι πραγματικά ο χρόνος διάνοιξης σήραγγας", είπε.

Τα πρόσφατα πειράματα φέρνουν νέα προσοχή σε ένα άλυτο ζήτημα. Τις έξι δεκαετίες από την εργασία του Χάρτμαν, ανεξάρτητα από το πόσο προσεκτικά οι φυσικοί έχουν επαναπροσδιορίσει τον χρόνο διάνοιξης σήραγγας ή πόσο ακριβώς τον έχουν μετρήσει στο εργαστήριο, έχουν ανακαλύψει ότι η κβαντική σήραγγα εμφανίζει πάντα το φαινόμενο Χάρτμαν. Η διάνοιξη σήραγγας φαίνεται να είναι αθεράπευτα, ισχυρά υπερφωτιστική.

«Πώς είναι δυνατόν [ένα σωματίδιο σήραγγας] να ταξιδεύει γρηγορότερα από το φως;» είπε ο Λιτβινιούκ. "Ήταν καθαρά θεωρητικό μέχρι να γίνουν οι μετρήσεις."

Τι ώρα;

Ο χρόνος διάνοιξης σήραγγας είναι δύσκολο να προσδιοριστεί γιατί είναι η ίδια η πραγματικότητα.

Στη μακροσκοπική κλίμακα, ο χρόνος που χρειάζεται ένα αντικείμενο για να πάει από το Α στο Β είναι απλώς η απόσταση διαιρούμενη με την ταχύτητα του αντικειμένου. Αλλά η κβαντική θεωρία μας διδάσκει ότι η ακριβής γνώση τόσο της απόστασης όσο και της ταχύτητας απαγορεύεται.

Στην κβαντική θεωρία, ένα σωματίδιο έχει μια σειρά από πιθανές θέσεις και ταχύτητες. Από αυτές τις επιλογές, ορισμένες ιδιότητες κρυσταλλώνονται κατά κάποιον τρόπο τη στιγμή της μέτρησης. Το πώς συμβαίνει αυτό είναι ένα από τα βαθύτερα ερωτήματα.

Το αποτέλεσμα είναι ότι μέχρι να χτυπήσει ένα σωματίδιο σε έναν ανιχνευτή, είναι παντού και πουθενά ιδιαίτερα. Αυτό καθιστά πραγματικά δύσκολο να πούμε πόσο καιρό το σωματίδιο πέρασε προηγουμένως κάπου, όπως μέσα σε ένα φράγμα. «Δεν μπορείς να πεις πόσο χρόνο περνάει εκεί», είπε ο Litvinyuk, «γιατί μπορεί να είναι ταυτόχρονα δύο μέρη ταυτόχρονα».

Για να κατανοήσετε το πρόβλημα στο πλαίσιο της διάνοιξης σήραγγας, απεικονίστε μια καμπύλη καμπάνας που αντιπροσωπεύει τις πιθανές θέσεις ενός σωματιδίου. Αυτή η καμπύλη καμπάνας, που ονομάζεται πακέτο κυμάτων, είναι κεντραρισμένη στη θέση Α. Τώρα φανταστείτε το κυματικό πακέτο να ταξιδεύει, σαν τσουνάμι, προς ένα φράγμα. Οι εξισώσεις της κβαντικής μηχανικής περιγράφουν πώς το πακέτο κυμάτων χωρίζεται στα δύο μόλις χτυπήσει το εμπόδιο. Το μεγαλύτερο μέρος του αντανακλάται, κατευθύνοντας πίσω προς το Α. Αλλά μια μικρότερη κορυφή πιθανότητας γλιστράει μέσα από το φράγμα και συνεχίζει να πηγαίνει προς το Β. Έτσι το σωματίδιο έχει την ευκαιρία να εγγραφεί σε έναν ανιχνευτή εκεί.

Αλλά όταν ένα σωματίδιο φτάνει στο Β, τι μπορεί να ειπωθεί για το ταξίδι του ή για το χρόνο του στο φράγμα; Πριν εμφανιστεί ξαφνικά, το σωματίδιο ήταν ένα κύμα πιθανότητας δύο μερών — και ανακλώνται και μεταδίδονται. Και τα δύο μπήκε στο φράγμα και δεν μπήκε. Η έννοια του "χρόνου διάνοιξης σήραγγας" γίνεται ασαφής.

Και όμως κάθε σωματίδιο που ξεκινά από το Α και τελειώνει στο Β αλληλεπιδρά αναμφισβήτητα με το ενδιάμεσο φράγμα, και αυτή η αλληλεπίδραση «είναι κάτι στο χρόνο», όπως το έθεσε ο Pollak. Το ερώτημα είναι τι ώρα είναι;

Ο Steinberg, ο οποίος είχε «μια φαινομενική εμμονή» με το ερώτημα του χρόνου διάνοιξης σήραγγας από τότε που ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στη δεκαετία του 1990, εξήγησε ότι το πρόβλημα πηγάζει από την ιδιόμορφη φύση του χρόνου. Τα αντικείμενα έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως μάζα ή θέση. Αλλά δεν έχουν έναν εγγενή «χρόνο» που μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα. «Μπορώ να σας ρωτήσω, «Ποια είναι η θέση του μπέιζμπολ;», αλλά δεν έχει νόημα να ρωτήσω, «Τι είναι η ώρα του μπέιζμπολ;» είπε ο Στάινμπεργκ. «Ο χρόνος δεν είναι μια ιδιότητα που έχει κανένα σωματίδιο». Αντίθετα, παρακολουθούμε άλλες αλλαγές στον κόσμο, όπως τα τικ των ρολογιών (που είναι τελικά αλλαγές στη θέση) και ονομάζουμε αυτές τις αυξήσεις χρόνου.

Αλλά στο σενάριο της σήραγγας, δεν υπάρχει ρολόι μέσα στο ίδιο το σωματίδιο. Ποιες αλλαγές λοιπόν πρέπει να παρακολουθούνται; Οι φυσικοί δεν βρήκαν τέλος σε πιθανούς αντιπροσώπους για το χρόνο διάνοιξης σήραγγας.

Tunneling Times

Ο Hartman (και ο LeRoy Archibald MacColl πριν από αυτόν το 1932) ακολούθησαν την απλούστερη προσέγγιση για να μετρήσουν πόσο χρόνο διαρκεί η κατασκευή σήραγγας. Ο Χάρτμαν υπολόγισε τη διαφορά στον πιο πιθανό χρόνο άφιξης ενός σωματιδίου που ταξιδεύει από το Α στο Β σε ελεύθερο χώρο έναντι ενός σωματιδίου που πρέπει να διασχίσει ένα φράγμα. Αυτό το έκανε εξετάζοντας πώς το φράγμα μετατοπίζει τη θέση της κορυφής του μεταδιδόμενου πακέτου κυμάτων.

Αλλά αυτή η προσέγγιση έχει ένα πρόβλημα, εκτός από την περίεργη πρόταση της ότι τα εμπόδια επιταχύνουν τα σωματίδια. Δεν μπορείτε απλά να συγκρίνετε τις αρχικές και τις τελικές κορυφές ενός πακέτου κυμάτων ενός σωματιδίου. Το ρολόι της διαφοράς μεταξύ της πιο πιθανής ώρας αναχώρησης ενός σωματιδίου (όταν η κορυφή της καμπύλης του κουδουνιού βρίσκεται στο Α) και της πιο πιθανής ώρας άφιξης (όταν η κορυφή φτάσει στο Β) δεν σας λέει την ώρα πτήσης κανενός μεμονωμένου σωματιδίου, επειδή Το σωματίδιο που ανιχνεύτηκε στο Β δεν ξεκινούσε απαραίτητα από το Α. Ήταν οπουδήποτε και παντού στην αρχική κατανομή πιθανοτήτων, συμπεριλαμβανομένης της μπροστινής ουράς του, που ήταν πολύ πιο κοντά στο φράγμα. Αυτό του έδωσε την ευκαιρία να φτάσει γρήγορα στο Β.

Δεδομένου ότι οι ακριβείς τροχιές των σωματιδίων είναι άγνωστες, οι ερευνητές αναζήτησαν μια πιο πιθανολογική προσέγγιση. Θεώρησαν το γεγονός ότι αφού ένα κυματικό πακέτο χτυπήσει ένα φράγμα, σε κάθε στιγμή υπάρχει κάποια πιθανότητα το σωματίδιο να βρίσκεται μέσα στο φράγμα (και κάποια πιθανότητα να μην είναι). Στη συνέχεια, οι φυσικοί συνοψίζουν τις πιθανότητες σε κάθε στιγμή για να εξαγάγουν τον μέσο χρόνο διάνοιξης σήραγγας.

Όσον αφορά τον τρόπο μέτρησης των πιθανοτήτων, επινοήθηκαν διάφορα πειράματα σκέψης ξεκινώντας από τα τέλη της δεκαετίας του 1960 στα οποία τα «ρολόγια» μπορούσαν να συνδεθούν με τα ίδια τα σωματίδια. Εάν το ρολόι κάθε σωματιδίου χτυπά μόνο ενώ βρίσκεται μέσα στο φράγμα και διαβάζετε τα ρολόγια πολλών μεταδιδόμενων σωματιδίων, θα δείχνουν μια σειρά διαφορετικών χρόνων. Αλλά ο μέσος όρος δίνει το χρόνο διάνοιξης σήραγγας.

Όλα αυτά ήταν πιο εύκολο να ειπωθούν παρά να γίνουν, φυσικά. «Απλώς είχαν τρελές ιδέες για το πώς να μετρήσουν αυτή τη φορά και νόμιζαν ότι δεν θα συνέβαινε ποτέ», είπε ο Ramón Ramos, ο κύριος συγγραφέας του πρόσφατου Nature χαρτί. "Τώρα η επιστήμη έχει προχωρήσει και ήμασταν ευτυχείς που κάναμε αυτό το πείραμα πραγματικότητα."

Ενσωματωμένα ρολόγια

Αν και οι φυσικοί έχουν μετρήσει τους χρόνους διάνοιξης σήραγγας από τη δεκαετία του 1980, η πρόσφατη αύξηση των υπερακριβών μετρήσεων ξεκίνησε το 2014 στο εργαστήριο της Ursula Keller στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης. Η ομάδα της μέτρησε το χρόνο διάνοιξης σήραγγας χρησιμοποιώντας αυτό που λέγεται attoclock. Στο άτορολόι του Keller, τα ηλεκτρόνια από τα άτομα ηλίου συναντούν ένα φράγμα, το οποίο περιστρέφεται στη θέση του όπως οι δείκτες ενός ρολογιού. Τα ηλεκτρόνια κάνουν σήραγγα πιο συχνά όταν το φράγμα είναι σε έναν συγκεκριμένο προσανατολισμό - ονομάστε το μεσημέρι στο attclock. Στη συνέχεια, όταν τα ηλεκτρόνια αναδύονται από το φράγμα, κλωτσούνται προς μια κατεύθυνση που εξαρτάται από την ευθυγράμμιση του φραγμού εκείνη τη στιγμή. Για να μετρήσει το χρόνο διάνοιξης σήραγγας, η ομάδα του Keller μέτρησε τη γωνιακή διαφορά μεταξύ του μεσημεριού, όταν ξεκίνησαν τα περισσότερα γεγονότα σήραγγας, και της γωνίας των περισσότερων εξερχόμενων ηλεκτρονίων. Μέτρησαν μια διαφορά 50 attoseconds ή δισεκατομμυριοστά του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου.

Στη συνέχεια, στην εργασία που αναφέρθηκε το 2019, η ομάδα του Litvinyuk βελτίωσε το πείραμα του ατορολογίου του Keller με τη μετάβαση από το ήλιο σε απλούστερα άτομα υδρογόνου. Μέτρησαν ακόμη μικρότερο χρόνο, το πολύ δύο ατοδευτερόλεπτα, υποδηλώνοντας ότι η διάνοιξη σήραγγας γίνεται σχεδόν στιγμιαία.

Ωστόσο, ορισμένοι ειδικοί έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η διάρκεια που μετράει το attoclock δεν είναι καλή ένδειξη για το χρόνο διάνοιξης σήραγγας. Ο Manzoni, ο οποίος δημοσίευσε μια ανάλυση της μέτρησης πέρυσι, είπε ότι η προσέγγιση είναι λανθασμένη με παρόμοιο τρόπο με τον ορισμό του χρόνου σήραγγας του Χάρτμαν:Τα ηλεκτρόνια που βγαίνουν από το φράγμα σχεδόν αμέσως μπορεί να ειπωθεί, εκ των υστέρων, ότι είχαν ένα προβάδισμα .

Εν τω μεταξύ, ο Steinberg, ο Ramos και οι συνάδελφοί τους από το Τορόντο, David Spierings και Isabelle Racicot, ακολούθησαν ένα πείραμα που ήταν πιο πειστικό.

Αυτή η εναλλακτική προσέγγιση χρησιμοποιεί το γεγονός ότι πολλά σωματίδια διαθέτουν μια εγγενή μαγνητική ιδιότητα που ονομάζεται σπιν. Το γύρισμα είναι σαν ένα βέλος που μετριέται μόνο προς τα πάνω ή προς τα κάτω. Αλλά πριν από μια μέτρηση, μπορεί να δείχνει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Όπως ανακάλυψε ο Ιρλανδός φυσικός Τζόζεφ Λάρμορ το 1897, η γωνία του σπιν περιστρέφεται, ή «προχωρά», όταν το σωματίδιο βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο. Η ομάδα του Τορόντο χρησιμοποίησε αυτή τη μετάπτωση για να λειτουργήσει ως δείκτες ενός ρολογιού, που ονομάζεται ρολόι Larmor.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια ακτίνα λέιζερ ως φράγμα τους και ενεργοποίησαν ένα μαγνητικό πεδίο μέσα σε αυτό. Στη συνέχεια ετοίμασαν άτομα ρουβιδίου με περιστροφές ευθυγραμμισμένες προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και έστειλαν τα άτομα να παρασύρονται προς το φράγμα. Στη συνέχεια, μέτρησαν το σπιν των ατόμων που βγήκαν από την άλλη πλευρά. Η μέτρηση της περιστροφής οποιουδήποτε μεμονωμένου ατόμου επιστρέφει πάντα μια μη φωτισμένη απάντηση «πάνω» ή «κάτω». Αλλά κάντε τη μέτρηση ξανά και ξανά, και οι μετρήσεις που θα συλλεχθούν θα αποκαλύψουν πόσο προηγήθηκε η γωνία των περιστροφών, κατά μέσο όρο, ενώ τα άτομα βρίσκονταν μέσα στο φράγμα — και επομένως πόσο χρόνο περνούσαν συνήθως εκεί.

Οι ερευνητές ανέφεραν ότι τα άτομα ρουβιδίου ξόδεψαν, κατά μέσο όρο, 0,61 χιλιοστά του δευτερολέπτου μέσα στο φράγμα, σύμφωνα με τους χρόνους ρολογιού Larmor που είχαν προβλεφθεί θεωρητικά τη δεκαετία του 1980. Αυτός είναι λιγότερος χρόνος από ό,τι θα χρειάζονταν τα άτομα για να ταξιδέψουν στον ελεύθερο χώρο. Επομένως, οι υπολογισμοί δείχνουν ότι εάν κάνατε το φράγμα πραγματικά παχύ, είπε ο Steinberg, η επιτάχυνση θα άφηνε τα άτομα να περάσουν από τη μια πλευρά στην άλλη ταχύτερα από το φως.

Ένα μυστήριο, όχι ένα παράδοξο

Το 1907, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν συνειδητοποίησε ότι η ολοκαίνουργια θεωρία της σχετικότητας πρέπει να καθιστά αδύνατη την επικοινωνία ταχύτερη από το φως. Φανταστείτε δύο άτομα, η Αλίκη και ο Μπομπ, να χωρίζονται με μεγάλη ταχύτητα. Λόγω της σχετικότητας, τα ρολόγια τους δείχνουν διαφορετικές ώρες. Μια συνέπεια είναι ότι εάν η Αλίκη στείλει ένα σήμα ταχύτερο από το φως στον Μπομπ, ο οποίος στέλνει αμέσως μια υπερφωτιστική απάντηση στην Αλίκη, η απάντηση του Μπομπ θα μπορούσε να φτάσει στην Αλίκη πριν στείλει το αρχικό της μήνυμα. «Το επιτευχθέν αποτέλεσμα θα προηγείται της αιτίας», έγραψε ο Αϊνστάιν.

Οι ειδικοί γενικά αισθάνονται σίγουροι ότι η σήραγγα δεν σπάει πραγματικά την αιτιότητα, αλλά δεν υπάρχει συναίνεση σχετικά με τους ακριβείς λόγους. «Δεν αισθάνομαι ότι έχουμε έναν εντελώς ενοποιημένο τρόπο σκέψης για αυτό», είπε ο Steinberg. "Υπάρχει ένα μυστήριο εκεί, όχι ένα παράδοξο."

Μερικές καλές εικασίες είναι λάθος. Ο Manzoni, όταν άκουσε για το θέμα της υπερφωτεινής σήραγγας στις αρχές της δεκαετίας του 2000, συνεργάστηκε με έναν συνάδελφό του για να ξανακάνουν τους υπολογισμούς. Νόμιζαν ότι θα έβλεπαν τη σήραγγα να πέφτει σε υποφωτεινές ταχύτητες εάν λογιστικοποιούσαν σχετικιστικά φαινόμενα (όπου ο χρόνος επιβραδύνεται για τα γρήγορα κινούμενα σωματίδια). «Προς έκπληξή μας, ήταν δυνατό να έχουμε υπερφωτεινή σήραγγα και εκεί», είπε ο Manzoni. "Στην πραγματικότητα, το πρόβλημα ήταν ακόμη πιο δραστικό στη σχετικιστική κβαντική μηχανική."

Οι ερευνητές τονίζουν ότι η υπερφωτεινή σήραγγα δεν αποτελεί πρόβλημα εφόσον δεν επιτρέπει υπερφωτεινή σηματοδότηση. Είναι παρόμοιο με αυτόν τον τρόπο με την «απόκοσμη δράση σε απόσταση» που τόσο ενοχλούσε τον Αϊνστάιν. Η τρομακτική δράση αναφέρεται στην ικανότητα των σωματιδίων που βρίσκονται σε απόσταση να «μπλέκονται», έτσι ώστε η μέτρηση του ενός να καθορίζει αμέσως τις ιδιότητες και των δύο. Αυτή η στιγμιαία σύνδεση μεταξύ απομακρυσμένων σωματιδίων δεν προκαλεί παράδοξα επειδή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σήματα από το ένα στο άλλο.

Λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος του στραβώματος του χεριού σε μια τρομακτική δράση σε απόσταση, ωστόσο, παραδόξως λίγη φασαρία έχει γίνει σχετικά με την υπερφωτιστική σήραγγα. «Με τη διάνοιξη σήραγγας, δεν έχετε να κάνετε με δύο χωριστά συστήματα, των οποίων οι καταστάσεις συνδέονται με αυτόν τον τρομακτικό τρόπο», είπε η Γκρέις Φιλντ, η οποία μελετά το ζήτημα του χρόνου διάνοιξης σήραγγας στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ. «Έχετε να κάνετε με ένα ενιαίο σύστημα που ταξιδεύει στο διάστημα. Με αυτόν τον τρόπο φαίνεται σχεδόν πιο περίεργο από το μπλέξιμο.»

Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο New Journal of Physics Τον Σεπτέμβριο, ο Pollak και δύο συνάδελφοί του υποστήριξαν ότι η υπερφωτεινή σήραγγα δεν επιτρέπει την υπερφωτεινή σηματοδότηση για στατιστικό λόγο:Παρόλο που η διέλευση σήραγγας μέσω ενός εξαιρετικά παχύ φράγματος συμβαίνει πολύ γρήγορα, η πιθανότητα να συμβεί ένα γεγονός διάνοιξης σήραγγας μέσα από ένα τέτοιο φράγμα είναι εξαιρετικά χαμηλή. Ένας σηματοδότης θα προτιμούσε πάντα να στέλνει το σήμα μέσω ελεύθερου χώρου.

Γιατί, όμως, δεν θα μπορούσατε να εκτοξεύσετε τόνους σωματιδίων στο εξαιρετικά παχύ φράγμα με την ελπίδα ότι κάποιος θα τα καταφέρει υπερφωτιστικά; Δεν θα ήταν αρκετό μόνο ένα σωματίδιο για να μεταδώσει το μήνυμά σας και να σπάσει τη φυσική; Ο Steinberg, ο οποίος συμφωνεί με τη στατιστική άποψη της κατάστασης, υποστηρίζει ότι ένα μόνο σωμάτιο με σήραγγα δεν μπορεί να μεταφέρει πληροφορίες. Ένα σήμα απαιτεί λεπτομέρεια και δομή, και κάθε προσπάθεια αποστολής ενός λεπτομερούς σήματος θα αποστέλλεται πάντα πιο γρήγορα μέσω του αέρα παρά μέσω ενός αναξιόπιστου φραγμού.

Ο Pollak είπε ότι αυτές οι ερωτήσεις αποτελούν αντικείμενο μελλοντικής μελέτης. «Πιστεύω ότι τα πειράματα του Steinberg θα αποτελέσουν ώθηση για περισσότερη θεωρία. Πού οδηγεί αυτό, δεν ξέρω."

Ο προβληματισμός θα γίνει παράλληλα με περισσότερα πειράματα, συμπεριλαμβανομένου του επόμενου στη λίστα του Steinberg. Εντοπίζοντας το μαγνητικό πεδίο σε διαφορετικές περιοχές του φραγμού, ο ίδιος και η ομάδα του σχεδιάζουν να διερευνήσουν «όχι μόνο πόσο χρόνο περνά το σωματίδιο στο φράγμα, αλλά και πού μέσα στο φράγμα ξοδεύει αυτόν τον χρόνο», είπε. Οι θεωρητικοί υπολογισμοί προβλέπουν ότι τα άτομα ρουβιδίου περνούν τον περισσότερο χρόνο τους κοντά στην είσοδο και την έξοδο του φραγμού, αλλά πολύ λίγο χρόνο στη μέση. «Είναι κάπως εκπληκτικό και καθόλου διαισθητικό», είπε ο Ράμος.

Διερευνώντας τη μέση εμπειρία πολλών σωματιδίων σήραγγας, οι ερευνητές ζωγραφίζουν μια πιο ζωντανή εικόνα του τι συμβαίνει «μέσα στο βουνό» από ό,τι περίμεναν οι πρωτοπόροι της κβαντικής μηχανικής πριν από έναν αιώνα. Κατά την άποψη του Στάινμπεργκ, οι εξελίξεις οδηγούν στο συμπέρασμα ότι παρά την περίεργη φήμη της κβαντομηχανικής, «όταν βλέπεις πού καταλήγει ένα σωματίδιο, αυτό σου δίνει περισσότερες πληροφορίες για το τι έκανε πριν».

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στα ιταλικά στο le Scienze .