یکی از عجیب ترین پیش بینی های نظریه ی کوانتوم به نام اثر زنو، توسط فیزیکدانان دانشگاه کرنل به صورت آزمایشگاهی تایید شد. …نظریه ی کوانتوم سرشار از مفاهیم و پیش بینی های عجیب و غریب است. البته این عجایب تنها برای ما انسان های ماکروسکوپی، عجیب به نظر می رسند و علت آن این است که مغز ما به جهان ماکروسکوپی و قوانین آن عادت کرده و برای درک چنین مفاهیمی تکامل نیافته است. اما همین مفاهیم به نظر عجیب، در دنیای اتم ها به هیچ وجه، شگفت انگیز نبوده، بلکه زندگی روزمره ی آنهاست! یکی از این مفاهیم، اثر زنو است که در سال ۱۹۷۷ در دانشگاه تگزاس مطرح شد. اثر زنو یا پاردوکس تورینگ به این شکل تعریف می شود: “اگر یک ذره ی ناپایدار را به طور مداوم مشاهده کنید، هیچگاه دچار واپاشی نخواهد شد! یعنی شما با اندازه گیری های مداوم و مکرر می توانید از تحول و تغییر سیستم، جلوگیری کرده و آن را در همان حالت ابتدایی نگه دارید!”
حالا فیزیکدانان دانشگاه کرنل آمریکا موفق شده اند با طراحی و انجام یک آزمایش، این اثر عجیب و غریب را تایید کنند. کار آنها درهای تازه ای را رو به روش جدید کنترل و دستکاری حالت های کوانتومی اتم ها باز کرده و می تواند منجر به ساخت گونه های تازه ای از سنسورها شود. آزمایش مورد نظر در آزمایشگاه فوق سرد “فیزیک مواد در دماهای ۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰۱ بالای صفر کلوین” انجام گردید و نتیجه ی آن در شماره اکتبر ژورنال Physical Review Letters منتشر شد.
محققان در این آزمایش، گازی شامل یک بیلیون اتم روبیدیوم را درون یک محفظه ی خلا ساخته و سرد کردند و سپس این جرم را بین پرتوهای لیزر معلق نمودند. در این حالت، اتم ها در یک شبکه ی منظم درست مثل یک کریستال جامد، مرتب می شوند. اما در چنین دمای پایینی، اتم ها می توانند از یک مکان به مکان دیگر شبکه، تونل بزنند. اصل عدم قطعیت مشهور هایزنبرگ می گوید که موقعیت و سرعت یک ذره با یکدیگر برهمکنش دارند و از آنجایی که دما معیاری از اندازه گیری حرکت ذره است، در دماهای بسیار کم (تقریبا صفر کلوین)، سرعت ذرات، فوق العاده اندک بوده و در نتیجه موقعیت ذره، بشدت متغیر است. یعنی زمانیکه شما یک اتم را در این حالت مشاهده می کنید، می توانید آن را به طور همزمان در مکان های مختلف شبکه ببینید!
محققان ثابت کردند که می توان تونل زنی کوانتومی را صرفا با مشاهده ی اتم ها سرکوب کرد! این اثر، یعنی همان اثر زنوی کوانتومی به ماهیت شگفت انگیز اندازه گیری های کوانتومی برای یک سیستم کوانتومی اشاره دارد و بیان می کند که با اندازه گیری های مکرر می توان سیستم کوانتومی را در یک حالت خاص فریز کرد! آزمایش های قبلی، اثر زنو را با اسپین ذرات زیراتمی ثابت کرده بودند، اما این آزمایش، نخستین مشاهده ی اثر زنوی کوانتومی در فضای واقعی حرکت اتمی است.
محققان اتم ها را زیر میکروسکوپ و البته با استفاده از تابش آنها با یک لیزر تصویر مشاهده کردند. یک میکروسکوپ نوری نمی تواند اتم های جدا را ببیند، اما لیزر تصویر باعث می شود اتم ها، از خود، نور تابش کرده و در نتیجه میکروسکوپ، جرقه های نوری آنها را ببیند. زمانیکه لیزر تصویری خاموش بود یا شدت بسیار کمی داشت، اتم ها آزادانه تونل زنی می کردند، اما وقتی پرتوی تصویر، روشن تر؛ و اندازه گیری ها بیشتر شد، تونل زنی به طور چشمگیری کاهش یافت!
این آزمایش، ابزار بی سابقه ای را برای کنترل یک سیستم کوانتومی (حتی یک تک اتم) در اختیار دانشمندان قرار می دهد. از آنجایی که اتم ها در این حالت، فوق العاده به نیروهای خارجی، حساس هستند، این کار می تواند منجر به توسعه ی نوع جدیدی از سنسورها شود. از طرفی این آزمایش ها با اختراع یک تکنیک تصویربرداری جدید انجام گردید که مشاهده ی اتم های فوق سرد را امکان پذیر کرده، در حالیکه آنها را در همان حالت کوانتومی رها می کرد. حالا دیگر ما این توانایی منحصر بفرد را داریم که دینامیک های کوانتومی را تنها با مشاهده کردن، کنترل کنیم!! بنابراین این ضرب المثل عامیانه که اگر قابلمه را نگاه کنی، جوش نمی آید، درست است!!