Алексей Левин
«Популярная механика» №4, 2006
- Загадка ЭПР
- Версия Бома
- Пришествие Белла
- Проверка опытом
Пришествие Белла
Впервые это сделал одаренный ирландский физик, имя которого не слишком известно широкой публике. Cотрудник ЦЕРНа Джон Стюарт Белл в 1960-х годах заинтересовался парадоксом ЭПР. Результатом стало доказательство фундаментальной теоремы, подтверждающей возможность надежной экспериментальной проверки гипотезы существования спутанных состояний. Со временем в теоретической физике возникло целое направление, посвященное поиску новых вариантов теоремы Белла.
Белл показал, как можно подтвердить или же опровергнуть реальность спутанных состояний на основе бомовской версии мысленного эксперимента ЭПР. Во-первых, нужно использовать не два детектора спина, а не меньше трех, а еще лучше — четыре. Во-вторых, детекторы следует располагать не параллельно или ортогонально, а под произвольными углами.
Вот идеальная схема эксперимента. Имеется источник электронных пар с нулевым суммарным спином, посылающий частицы в противоположных направлениях. Поставим там по паре спиновых детекторов, повернув их по отношению друг к другу произвольно. После каждого «включения» источника срабатывает один левый и один правый детектор, но какие именно — заранее неизвестно.
А дальше — самое главное. Закодируем результаты каждого измерения по определенному правилу числами от –1 до + 1, подставим их в алгебраическую формулу и усредним результаты по всем измерениям. В итоге получим величину S, зависящую от угла, под которым установлены детекторы (речь идет о математическом ожидании). Теорема Белла утверждает, что для неспутанных частиц значения функции S при любом расположении детекторов всегда лежат в промежутке от –2 до +2 (неравенство Белла). Такой вывод следует лишь из предположения, что каждый член любой электронной пары, уйдя от источника, сохраняет свое собственное состояние, не подвергаясь воздействию далекого близнеца. Если же электроны-партнеры вдали от источника связаны друг с другом, то выполнение неравенства Белла не гарантируется. Более того, из квантовомеханических вычислений следует, что при каких-то ориентациях детекторов S может быть как больше +2, так и меньше –2. Следовательно, экспериментальная проверка неравенства Белла открывает путь к решению проблемы.
