Teoria fali pilotującej przetrwała test z efektem tunelowym

Teoria de Broglie'a-Bohma, według której cząstki poruszają się po rzeczywistych trajektoriach prowadzonych przez falę, wychodzi z kolejnej próby obronną ręką. Nowa analiza przekonuje, że eksperyment z efektem tunelowym opublikowany w „Nature” nie zaprzecza tej koncepcji, o ile uwzględni się wycieki światła w układzie doświadczalnym.

Spór o efekt tunelowy

Rok temu zespół holenderskiego fizyka Jana Klaersa opisał w „Nature” eksperyment z fotonami, czyli ziarnami światła. Efekt tunelowy polega na tym, że cząstka pokonuje barierę nie do przejścia w fizyce klasycznej, a umożliwia to fala zanikająca przenikająca przez przeszkodę. Z wyników wywnioskowano, że teoria zakłada zerową prędkość fotonów wewnątrz bariery, co zdawało się stawiać ją w trudnej sytuacji.

Nowa analiza uwzględnia jednak wycieki światła w układzie. Po ich wzięciu pod uwagę trajektorie rzeczywiście przechodzą przez barierę, a przewidywania teorii zgadzają się z obserwacjami.

Fala jak wodnik dla surfera

Teoria, zwana też dBB, sięga piątego kongresu Solvaya w 1927 roku. Wtedy szkoła kopenhaska Nielsa Bohra, Wernera Heisenberga i Maxa Borna głosiła, że świat jest z natury losowy. Albert Einstein bronił klasycznego determinizmu. Louis de Broglie zaproponował trzecią drogę: punktowa cząstka ma rzeczywistą, ciągłą trajektorię, a prowadzi ją fala kwantowa, jak surfera niesioną przez falę.

W doświadczeniu z dwiema szczelinami cząstka przechodzi tylko przez jedną, lecz fala przez obie i ją kieruje. Statystycznie, przy różnych warunkach początkowych, wyłaniają się prążki interferencyjne, a tajemnica dualizmu korpuskularno-falowego znika. De Broglie sam porzucił pomysł, prawdopodobnie z obawy przed marginalizacją. W 1952 roku odkrył go na nowo David Bohm i wykazał, że zarzuty szkoły kopenhaskiej były bezpodstawne.

Dla zwolenników teorii dBB jest ona naturalnym zwieńczeniem mechaniki kwantowej: wyjaśnia pomiar kwantowy i rozwiązuje paradoksy, takie jak kot Schrödingera. Ostatnia analiza pokazuje, że po prawie stu latach koncepcja nadal wytrzymuje konfrontację z doświadczeniem.