じぃじ速報

還暦じぃじののほほん速報

物理

現実になった「シュレーディンガーの猫」!

現実になった「シュレーディンガーの猫」! やはりこの世界はふたつの現実が重なっていた!
 
2年連続でノーベル賞物理学賞者を輩出した日本、これまでにも素粒子物理学や量子力学の分野で6人の受賞者がいる。
これらは、一般人にはなじみのないミクロな世界の学問だが、最新の研究によると、近いうちに身近なものになる可能性があるという。
 先月23日、「Nature」に掲載された研究論文によると、ミクロの世界で起きている量子の「重ね合わせ」という状態が、われわれが認識できるレベルの大きさでも起きことが判明したようだ。
 
■量子の奇妙な性質「重ね合わせ」

 量子の世界で起きる不思議な現象、「重ね合わせ」。これを説明するためにしばしば持ち出されるのが「シュレーディンガーの猫」という思考実験の話である。箱の中に50%の確率で毒ガスが出る装置とともに猫を入れた場合に、箱を開けるまでは猫の生死を確認することができないため、箱のなかで「生存」と「死亡」の状態が重なり合っている、と考えるものだ。量子は基本的に、この2つの状態、つまり重ね合わせという性質をもっている。

 普通に考えれば理解ができないような不思議な量子の性質を、若干わかりやすく、かつ、ファンシーに教えてくれるシュレーディンガーの猫であるが、あくまでも思考実験であり、現実では重ね合わせの状態はありえない。猫は箱のなかで、生きているか死んでいるかのどちらかである。

 しかし、今回の研究では、微細な量子の世界でしか起き得ないはずの重ね合わせの現象が、現実世界の大きさでも起きていたという驚くべき結果をもたらした。

■驚くべき実験結果

1070116

気体の速度分布の凝縮を示すデータ、画像は「Wikipedia」より引用
 スタンフォード大学で行われた実験は、「ボース=アインシュタイン凝縮(以下、ボース凝縮)」という特殊な状態にある物質を利用して行った。

 ボース凝縮とは、原子を構成する「ボース粒子」と呼ばれる素粒子が、絶対零度(-273.15℃)近くまで冷却されると起きる現象で、たくさんの素粒子が、まるで一つの素粒子になったかのように振る舞うという。ただ、凝縮といっても、もともと希薄な素粒子が凝縮されたものであるため、「原子の雲」といったような状態である。 
実験では、ボース凝縮状態となった、10,000個のルビジウムからなる直径数ミリの原子の雲を、9メートルの高さがある円柱状の実験装置内で放物線を描くように打ち上げた。そして、原子の雲が装置の底についたときに、その状態(波動関数)を詳しく調べてみると、ひとつの原子の雲が異なった高さから落ちたといえるデータが得られた。

 これは、打ち上げられた原子の雲は数秒間重ね合わせの状態であり、「2つの軌跡」を描いている可能性を示している。しかも、その2つの軌跡は54cmも離れており、肉眼でも容易に区別がつく規模であった。つまり、われわれが確認できる大きさのレベルで、2つの状態を重ね合わせた物質が実験装置内に、確かに存在していたのだ。

 研究を行ったスタンフォード大学のマーク・カセヴィッチ博士は、「今回の研究結果は、日常生活の世界でも重ね合わせ現象が起きる可能性を示唆した」と話し、量子の性質を活かしたさまざまな技術の利用を期待した。

1070216

 量子の世界で起こる現象といえば、重ね合わせの他にも瞬間移動する「量子テレポーテーション」や、古典力学を無視するように移動する「トンネル効果」などがあるが、どちらも現実世界で起きれば世界が変わる事柄だ。また、量子は時空を超えるという研究結果もあるため、タイムマシンの期待も膨らんでくる。

1070316

 今ある常識を全て過去のものとする可能性を秘めた量子力学。人類の大きなターニングポイントはすぐそこまで迫っているのかもしれない。
 
(TOCANA1月5日;
ソース:http://tocana.jp/2016/01/post_8476_entry.html







【今日の風景】 

もう少し、基本的なことを理解してから文章を書いて欲しいと考えます。

なにが言いたいのかよく分からん。

「シュレーディンガーの猫」の問題が、現実の尺度でも観測出来たということが言いたいんだと思いますが・・・。

あらゆる確率の重ね合わせが、現実の範囲の中にあることは分かる。

しかしその確率を収束させ、現実となる因子が何なのか。

もしその因子が観測者であるならば、客観は存在しないことになる。

客観が主観の確率的集合体であるとして、ならば観測者とは何なのか?

時間とか量子とかいう前に、その正体が知りたい。

死んでいながら生きている。

もうこれは物理ではなく、哲学の問題です。

 



ぽちっとお願い!
にほんブログ村 オヤジ日記ブログへ
にほんブログ村
 

世界初!不思議な量子液体の挙動を明らかに

これまで、量子液体注1が非平衡状態注2にある場合の振る舞いについては、理論上は予言されていたが、実証されていなかった。
 
人工原子を用いて「電流ゆらぎ(雑音)注3」を精密に調査し、量子液体の振る舞いを初めて解明。
 
長年にわたり物理学の中心的な課題の一つである量子多体現象注1研究の発展の引き金となる成果。

小栗章(大阪市立大学大学院理学研究科教授)および阪野塁(東京大学物性研究所助教)らは、小林研介(大阪大学大学院理学研究科教授)、Meydi Ferrier(同理学研究科特任研究員およびパリ南大学講師)、荒川智紀(同理学研究科助教)および秦徳郎・藤原亮(同理学研究科大学院生)らの研究グループとの共同研究において、微細加工技術を用いて作製された人工原子中の量子液体における電流ゆらぎを世界最高水準の測定技術により精密に測定することによって、理論的に予測されてきた非平衡状態にある量子液体の挙動を詳細に明らかにすることに成功しました。
 
 多数の粒子が互いに量子力学的に影響を及ぼしあうとき、粒子一個の性質からは全く想像できないような奇妙な振る舞いを示すことがあります。
このような現象を量子多体現象と呼び、そのような現象を示す粒子の集団のことを量子液体と呼びます(図1)。
本研究は、典型的な量子多体現象である近藤効果注4によって形成される量子液体を用いて行われたものです。
量子多体現象は、長年にわたって物理学の中心的な課題の一つですが、極めて高い精度で理論の検証に成功した本成果は、物質の新しい性質・機能を見いだすなど、今後の研究の発展に貢献していくものと期待されます。
 
 本研究成果は、2015年11月23日16時(英国時間)に「Nature Physics」のオンライン版に発表されました。 

11280315
図 1:
(左)粒子が一個だけある場合、その粒子の振る舞いは、シュレーディンガー方程式注5を解くことによって、理解できます。量子力学によれば、粒子は波動性も持っていますが、その波長をドブロイ波長と呼びます。
(右)粒子が多数集合した状態。粒子は、量子力学的に相互作用し、量子液体状態を形成します。量子液体の振る舞いは、粒子一個の場合とは、大きく異なります。


用語の説明

注1:量子多体現象と量子液体
多数の粒子が量子力学的に相互作用し、一体となって振る舞う様子を、量子力学的な液体という意味で量子液体と呼びます。量子液体は、粒子一個の時とは本質的に異なる性質を示すことがあり、そのような現象を、量子多体現象と呼びます。超伝導、超流動、近藤効果などは量子多体現象の代表例であり、物理学において中心的なトピックとして長年研究が続けられています。

注2:平衡状態と非平衡状態
ある注目している対象に、(粒子や熱の)流れや変化がなく、完全に安定した状態にあるとき、その対象は平衡状態にある、と言います。またそうではない状態のことを非平衡状態と呼びます。物理学において、平衡状態を記述する理論的な枠組みはかなり確立していますが、非平衡状態をどのように扱うか、という問題は、現在の物理学における大きな課題です。 

注3:電流ゆらぎ
試料で発生する電流の時間的なゆらぎ(雑音)のことを指します。電流ゆらぎは、主に熱的なゆらぎに起因する熱雑音と電荷の離散性に起因するショット雑音からなります。本研究では、近藤状態に特徴的に現れるショット雑音に注目しました。通常の測定では、電流の時間的なゆらぎを高速フーリエ変換によって電流雑音スペクトル密度に変換して評価します。 

注4:近藤効果と近藤状態
ごくわずかの磁性不純物を含む金属において、不純物のスピンを伝導電子のスピンが遮蔽することにより、特殊なスピン一重項(「近藤状態」と呼ばれます)が形成され、低温での抵抗増大という特徴的な伝導を示す現象のことです。1964年に日本の近藤淳が初めて理論的に解明しました。近藤効果は量子多体現象の最も典型的な例であり、強相関電子系(重い電子系や高温超伝導等)の研究などにおいて半世紀にわたって数多くの研究が行われてきました。近藤状態は、「局所フェルミ流体」と呼ばれる、L.D. ランダウによる「フェルミ液体」の考え方を拡張した量子液体であることが確立しています。本研究では、非平衡状態にある局所フェルミ流体の挙動を、電気伝導度と電流ゆらぎの精密測定と、最新の理論との定量的な比較を行ったものです。

注5:シュレーディンガー方程式
量子力学における基本となる方程式。波でもあり粒子でもある、という物質の量子力学的な性質を反映した方程式です。分子や原子の振る舞いは、この方程式を解くことによって理解することができます。

(大阪市立大学HP11月24日掲載;




【今日の風景2】

この成果、応用用途が確立されればノーベル賞級の成果だと思います。

素人考えでも量子液体の非平衡状態が、具体的な物理現象としてどんなものかに興味津々です。


昨日このブログにコメントを頂きましたが、どうしたものか迷っています。

『言霊(ことだま)』のお話になるからです。

日本の神様でいえば一言主(ひとことぬし)大神が代表。

『古事記』で雄略天皇と渡りあったすごい神様。

奈良県の葛城山の裾野一帯を本拠にしていた葛城氏の氏神です。

氏社は、奈良県御所市にある葛木一言主神社です。

京都の上賀茂神社・下鴨神社で有名な賀茂(鴨)氏は、葛城氏の一族です。

そして総氏社は、奈良県御所市の高鴨神社なのです。

実は日本の神社、寺院はすべてこの一言主(ひとことぬし)大神に代表される『言霊(ことだま)』信仰で成り立っているといっても過言ではないようです。

神道の祝詞、仏教の声明すべて『言霊(ことだま)』信仰が基本にあります。

でもやっかいなのはここからなのです。

世界中の古代信仰の基本も実は、分かっている限り『言霊(ことだま)』の上に成り立っています。

文化人類学者でも民族学者でもない私が言うようなことではないのですが、大変な課題です。

文字の歴史以前の文化の話になるからです。

どうかこのブログにコメントを入れて頂いた井上さん、また詳細を書ける機会があると思いますので、今日はこれくらいで勘弁して下さい。


 


どうかあなたの愛を!
にほんブログ村 オヤジ日記ブログへ
にほんブログ村
 
livedoor プロフィール
日本ブログ村
最新コメント
Google AdSense
楽天市場
  • ライブドアブログ