پیش بینی اینشتین اشتباه از آب درآمد!

[آبجی]

اینشتین گرچه سهم به سزایی در گسترش فیزیک کوانتوم دارد، اما از منتقدان سرسخت آن نیز به شمار می رود. جدیدترین آزمایش تله های لیزری نشان داده که حداقل در مورد حرکت براونی، اینشتین اشتباه کرده است!
«غیرممکن است! نمی شود سرعت یک ذره میکروسکوپی را ، آن هم با حرکت زیک زاک در فضا و برخوردهای متعدد، به شکل مستقیم اندازه گیری کرد، ذره ای که باید انرژی جنبشی آن تابعی از دمای محیط باشد».
شاید به اندازه تعریف نسبیت و قوانین آن پیچیده به نظر نرسد، اما حدس اینشتین در هر دو مورد غلط از آب درآمد!
حرکت ذرات میکروسکپی در محیط های مایع یا گاز تابع قوانین حرکت براونی است- حرکتی سریع، تصادفی و غیرقابل پیش بینی که حاصل برخورد های بی شمار با ملکول های مجاور است. آلبرت اینشتین که مشغول مطالعه این حرکت بود، در سال ۱۹۰۷ پیش بینی کرد انرژی جنبشی این ذره میکروسکوپی که با مجذور سرعت ذره متناسب است، باید تابعی از دمای محیط اطراف آن باشد.
بررسی عملی این ایده که «قضیه هم بخشی» نامیده می شود، کار ساده ای به نظر نمی رسد.
ذره براونی در حین آزمون برخوردهای بسیاری را تجربه خواهد کرد که هر یک می توانند جهت و سرعت آنرا به سرعت تغییر دهند.


● استفاده از تله لیزری
اگر بشود موقعیت ذره را بین دو برخورد تعیین کرد، امکان سنجش سرعت آن نیز وجود خواهد داشت. اینشتین پیش بینی کرده بود فاصله بسیاراندک بین دو برخورد، ارزیابی موقعیت ذره و سرعت آن را غیرممکن می کند.
گروهی از محققان دانشگاه تگزاس در آستین، راهی برای تعیین موقعیت این ذرات- حداقل در هوا- پیدا کرده اند. چگالی هوا از آب کمتر است، در نتیجه دفعات برخوردها کمتر است و ذره فرصت بیشتری تا تغییر مسیر بعدی دارد.
این گروه برای اندازه گیری سرعت ذره، از دو پرتوی لیزر برای به دام انداختن یک مهره شیشه ای ۳ میکرومتری- در ابعاد یک ذره گرد و غبار- استفاده کرد.
گروه می توانست با اندازه گیری مرتب انحراف پرتوهای لیزر به دلیل برخورد ذره با آن دو، موقعیت این مهره میکروسکوپی را پیش از تصادم بعدی و تغییر مسیر آن، به خوبی ارزیابی کند.
اندازه گیری موقعیت ذره به محققان اجازه می داد سرعت آن را هر ۵ میکروثانیه یک بار تعیین کنند و به این شکل صحت قضیه هم بخشی را برای یک ذره به صورت مستقیم اثبات کنند. تعیین موقعیت و سرعت ذرات براونی در چنین زمان کوتاهی یک موفقیت بزرگ محسوب می شود.
رایزن که رهبری این تیم تحقیقاتی را به عهده داشته، می گوید: «امیدوارم در بلندمدت بتوانیم پرتوهای لیزر را برای تأثیر متقابل روی ذره استفاده کنیم و به این روش، آن قدر سرعت حرکت ذره را پایین بیاوریم که بتواند حداقل ممکن سطح انرژی را اشغال کند.
در نتیجه تیم می تواند این ذره را در شرایطی بررسی کند که فیزیک کوانتوم حاکم است و می دانیم که هر ذره براونی حتی در نقطه صفر مطلق هم اندکی انرژی جنبشی دارد».

محبوبه عمیدی