Kot Schrödingera w kosmosie
W projekcie "Quantum optomechanics for fundamental experiments in space" (QOFES) zgłębiano obszar między światem klasycznym a kwantowym, badając środowisko mikrograwitacyjne przestrzeni kosmicznej. Słynne zasady dynamiki Newtona, leżące u podstaw mechaniki klasycznej, są w pełni deterministyczne i oparte o badania obiektów makroskopowych. Znając położenie i prędkość cząstki w dowolnym czasie, można obliczyć jej wszystkie przeszłe i przyszłe położenia. Paręset lat później, równanie Schrödingera dotyczące tej tematyki wyjaśniło obserwacje związane z dwoistą naturą fali cząstki światła i materii. Opisuje ono trajektorię cząstki jako gęstość prawdopodobieństwa i tworzy podstawy mechaniki kwantowej. Mechanika kwantowa i ogólna teoria względności Einsteina wchodzą w konflikt, gdy chodzi o wcześniejszą koncepcję superpozycji. Zgodnie z mechaniką kwantową obiekt może znajdować się w dwóch stanach jednocześnie, z kolei teoria względności mówi, że obiekt zmuszony jest przyjąć jeden ze stanów. Teoria kwantowa została przetestowana i potwierdzona z dużą dokładnością w najmniejszej skali przy użyciu fotonów, gdzie grawitacja jest niepomijalna. Wymaga potwierdzenia z użyciem obiektów o większej masie, by została ogólnie uznana za prawdziwą. Zespół QOFES postanowił tego dokonać. Naukowcy opracowali protokół, propozycję MAQRO, do testowania superpozycji kwantowej w przestrzeni kosmicznej. Wykorzystuje on nanosfery unoszące się w optycznych potencjałach pułapkowania i środowisko mikrograwitacji w przestrzeni kosmicznej. Eksperyment umożliwia testowanie obiektów w znacznie większej skali. Eliminuje także ograniczenie wsparcia mechanicznego obiektu i wspomaga środowisko, w którym grawitacja jest niemożliwa do pominięcia. Sama propozycja, wraz z teoretycznymi badaniami wykonalności, definicją wymogów technicznych i wynikami pierwszych eksperymentów weryfikujących koncepcję doprowadziły dotychczas do sześciu publikacji i wzbudzenia powszechnego zainteresowania opinii publicznej. Niedawno powstało międzynarodowe konsorcjum MAQRO, które pracuje nad oficjalnym wnioskiem o finansowanie w ramach programu Cosmic Vision Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Projekt QOFES utorował drogę do realizacji przypuszczalnie najważniejszych eksperymentów w dziedzinie fizyki. Prace w ramach projektu umocniły wiodącą rolę Europy w dziedzinie eksperymentów kosmicznych, które prowadzą do ujawnienia fundamentalnej natury fizycznej wszechświata.
Słowa kluczowe
Kot Schrödingera, przestrzeń, mechanika kwantowa, ogólna teoria względności, optomechanika kwantowa, optomechanika, mikrograwitacja, superpozycja, superpozycja kwantowa, nanosfery, fizyka, eksperymenty kosmonautyczne
