Az ausztrál Queensland Egyetem tudósai bebizonyították, hogy a kvantummechanika szempontjából két különböző esemény előzheti meg egymást egyszerre. Az ok-okozati összefüggés lebontását a fotonok interferométerben történő polarizációjával mutattuk ki. Erről a Science számol be.
A vizsgálat során a fizikusok egy interferométeren keresztül küldtek fotonokat - egy olyan eszközt, amellyel az elektromágneses sugárnyaláb több gerendára oszlik, amelyek különböző optikai utakon haladnak (A és B). Végül a két gerenda egyesül és átfedik egymást, ami interferenciát eredményez. A beállítást úgy állították össze, hogy függőleges polarizáció mellett a foton a bal utat választja, majd visszatér és az interferométer jobb oldalára csap. Vízszintes polarizáció esetén a részecske először a helyes, majd a bal oldalon halad.
Átlós polarizációval azonban a foton helyzetét leíró kvantumhullám "felszakad", és mindkét úton egyszerre mozog. A függőlegesen és vízszintesen polarizált alkatrészek először a saját útjukon haladnak, visszajönnek és a szomszédos útvonalra mennek. Így mindkét komponens egyszerre halad minden út mentén, vagyis a foton úgy tűnik, hogy egyszerre halad mindkét úton. Mindegyik út végén a foton ismét hasad, az egyik komponens visszatér, a másik elhagyja a beállítást.
Kísérlet elrendezése / Kép: Arxiv.org
Ebben az esetben nagyon nehéz meghatározni, hogy melyik esemény előzze meg a másikat: vagy a polarizált komponensek visszatérése az utak elejére egy A és B mentén egy időben egy foton áthaladásának látszatát kelti (a foton először az egyik, majd a másik mentén halad), vagy egy "kétágú" foton hasítása mindegyik út végén a komponensek egyszeri visszatérését idézi elő az egyes utak elejére (majd a foton valójában egyszerre halad mindkét út mentén).
A probléma megoldása érdekében a tudósok egy sor kísérletet hajtottak végre, minden alkalommal további lencséket illesztve a berendezésbe, amelyek megváltoztatják a fénysugár térbeli eloszlását. Ez lehetővé teszi a foton polarizációjának megváltoztatását abban a pillanatban, amikor a kvantumhullámok ismét egymásra kerülnek. Ha a sugár minden egyes fotonja először egy, majd egy másik utat haladt el, akkor a foton végleges polarizációjának meg kell felelnie egy bizonyos értéknek. A kutatók azonban azt tapasztalták, hogy lehetetlen kísérletileg meghatározni, hogy melyik esemény okozza a másikat. Más szavakkal, mindkét folyamat ok és következmény.