Artikkel

Partiklers oppførsel – forklart med tvillingers lek

Barn, lek
En opp, den andre ned - hele tiden. Slik oppfører partiklene seg. Foto: Colourbox

Partiklers oppførsel – forklart med tvillingers lek

Partikler kan oppføre seg på mange underlige måter. En av disse kalles kvantesammenfiltring, der partiklene ser ut til å kommunisere på en måte vi ikke kjenner til. Hva om vi sammenligner det med tvillinger?

På en lekeplass er det to tvillinger. Mens sola skinner ned på dem, har de en avtale om at når den ene står på beina, skal den andre stå på henda. Så når vi passer på den ene tvillingen og ser at han står på henda, vet vi at den andre tvillingen står på beina et annet sted på lekeplassen. Og omvendt. Denne avtalen gjelder på tvers av lekeplassen og nabolaget. Og av en eller annen grunn oppfører partikler seg slik. Hæ?

Ingvild Garmo Nilsson
Ingvild Garmo Nilsson er lektorstudent med fordypning i fysikk og matematikk. Teksten er skrevet som en del av formidlingskurset MNKOM.

Disse partiklene som det er snakk om her, er bitte, bitte små, faktisk de alle minste størrelsene vi kjenner til, så de hører hjemme i kvanteverdenen. Når man ser på partikler, pleier man å si at hver partikkel har en unik tilstand. Dette er egenskapene til partiklene.

Noen ganger kan to partikler virke på hverandre og knytte bånd i par. Man sier at de blir avhengige av eller har en slags påvirkning på hverandre. Etter dette kan ikke partiklene kun forklares ut fra seg selv, vi må ta hensyn til påvirkningen. Da har man det vi kaller en kvantesammenfiltring, eller en kvantevikling, som jeg liker å si.

Hva med tvillingene?

Så tvillingene på lekeplassen må ha vært knyttet sammen på et tidspunkt for at kvanteviklingen skal oppstå.

Begge tvillingene har mulighet til å stå på henda og å stå på beina, det er ikke forhåndsbestemt hvem som gjør hva. Men om vi flytter det ene barnet for seg selv og ser at han står på henda, får du senere vite at det andre barnet sto på beina mens noen andre passet på.

Dette gjelder også på hver sin side av kloden. Om mor har den ene tvillingen stående på henda i New Zealand, har far den andre stående på beina i England. Avstanden har med andre ord ingenting å si.

Hvorfor kan ikke begge stå på henda? Dette korte svaret er at eksperimenter viser det.

For eksperimenter forskere har gjennomført, viser at om man måler den ene partikkelen og deretter måler den andre for seg umiddelbart etter, så blir det en motsetning. Dette gjelder også over store avstander.

Det blir merkeligere

Ikke nok med at de er motsetninger av hverandre, de kan også være litt begge deler om de vil. Tvillingene kan også stå litt på henda og litt på beina i kvanteverdenen. Så om den ene tvillingen står på høyre fot og høyre hånd, så vil den andre tvillingen stå på venstre fot og venstre hånd. Det er ganske snodig, ja.

For selv om tvillingene vet mye om hverandre, kan de ikke kommunisere (og nei, dette handler ikke om telepati). Det sendes ingen meldinger som sier “Nå som jeg står på beina, må du stå på henda”. For om dette skal gjelde på tvers av universet måtte disse signalene vi ikke vet hva er, gått raskere enn lyset. Og som enhver standhaftig fysiker vet, kan ingenting gå raskere enn lyset. Det er ikke uten grunn at Einstein refererte til dette som “Spooky action at a distance”.

Men har de lagd en avtale om å stå på henda slik at den ene alltid står på henda men den andre aldri gjør det? Det må jo være veldig slitsomt for den ene tvillingen. Vi må anta at tvillingen står både på henda og beina helt frem til vi ser på.

Synes du at dette høres mest rart og forvirrende ut? Slapp av, du er ikke alene.  Dette er et av de uløste mysteriene i fysikk, og fysikere verden over jobber med å forstå hva denne kvanteviklingen går ut på. Utrolig nok kan det konseptet brukes til såkalte superdatamaskiner, men det skal jeg ikke gå inn på her. Kanskje det er du som løser mysteriet?

MNKOM-studentene skriver spennende om allverdens temaer i en egen blogg

Les også

Eili Tranheim Kase på laboratoriet, Farmasøytisk institutt

Forskere planlegger opptrapping av kampen mot overvekt og diabetes

Det er bedre for helsa å være aktiv og litt overvektig – "fit and fat" – enn å være stillesittende og slank. Hvorfor er det slik? Forskere ved Farmasøytisk institutt fronter nå en bred allianse som vil utvikle bedre behandlinger mot "parhestene" overvekt og diabetes, som er store og voksende folkesykdommer.  

Den vestre delen av Skagerrak er med på dette bildet fra Envisat-satellitten

Nå skal det forskes mer i det glemte havområdet

Skagerrak og Oslofjorden ligger rett utenfor stuedøra for mange millioner mennesker i Norge, Sverige og Danmark, men det populære havområdet er slett ikke like godt utforsket som feks Barentshavet og Nordsjøen. Nå har seks forskningsinstitusjoner blitt enige om å samarbeide, fordi de vil finne ut mer om hva klimaendringer, forurensning og overfiske kan føre til i "det glemte havområdet".