تم تحقيق تجربة فكرية عمرها قرن اقترحها ألبرت أينشتاين لتحدي أفكار نيلز بور حول الميكانيكا الكمية في اختبار واقعي. استخدم باحثون بقيادة تشاو-يانغ لو في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين أدوات حديثة لتأكيد مبدأ التكاملية لبور. تظهر النتائج أن الضوء يظهر خصائص الموجة والجسيم معًا، لكن ليس بشكل واضح في الوقت نفسه.
تعود المنافسة بين ألبرت أينشتاين ونيلز بور حول الميكانيكا الكمية إلى عام 1927، مركزة على تجربة الشق المزدوج التي أظهرها توماس يونغ لأول مرة في عام 1801. أثبت يونغ أن الضوء يتصرف كموجة من خلال إظهار نمط تداخل من خطوط فاتحة وداكنة على شاشة بعد المرور عبر شقين. جادل أينشتاين بأن الضوء جسيم، بينما قدم بور التكاملية، مقترحًا أن الكائنات الكمية يمكن أن تتصرف كموجات أو جسيمات لكن ليس كليهما في وقت واحد.
اقترح أينشتاين تعديل التجربة بشق متردد لتتبع مسار الفوتون، الذي اعتقد أنه سيكشف عن كلا السلوكيين في وقت واحد، متناقضًا مع بور. بعد نحو قرن، أحيى لو وفريقه في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين هذا. أطلقوا فوتونًا واحدًا على ذرة باردة جدًا تعمل كالشق، مبردة بالليزر والقوى الكهرومغناطيسية للتحكم الدقيق.
تراجعت الذرة عند التفاعل، مما وضع الفوتون في حالة تحاكي المرور عبر مسارين وتنتج نمط تداخل. بضبط عدم اليقين في الزخم الذري، كما تنبأ به مبدأ عدم اليقين لهيزنبرغ، استطاع الفريق محو النمط عند قياس معلومات الطريق بدقة. في الأنظمة الوسيطة، ظهر تداخل غامض إلى جانب بيانات تراجع جزئية، موضحًا كلا الخصائص جزئيًا. «رؤية الميكانيكا الكمية ‘في العمل’ على هذا المستوى الأساسي مذهلة ببساطة»، قال لو.
احتفظ الرد على بور: معرفة الوضع الدقيق تشوش الزخم، مما يدمر النمط. تجربة ذات صلة هذا العام من وولفغانغ كيترلي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا استخدمت ذرتين باردتين جدًا وليزر، مؤكدة نتائج مشابهة حتى بدون آليات التراجع. «في فيزياء الذرات، مع الذرات الباردة والليزر، لدينا فرص حقيقية لعرض الميكانيكا الكمية بوضوح لم يكن ممكنًا سابقًا»، لاحظ كيترلي.
أشاد فيليب تريوتلاين في جامعة بازل بالعمل لتوافقه مع التنبؤات التاريخية وتأثيره التعليمي. يأمل لو أن يلهم الدهشة بجمال الميكانيكا الكمية. تظهر النتائج في Physical Review Letters (DOI: 10.1103/93zb-lws3).