Friomloppsexperiment med laserinterferometriröntgenstrålar
Free -orbit Experiment with Laser Interferometry X-rays ( FELIX ) tillhör en kategori av experiment som undersöker om makroskopiska system kan vara i superpositionstillstånd . Det föreslogs ursprungligen av fysikern Roger Penrose i sin bok The Road to Reality från 2004 specifikt för att bevisa om okonventionella dekoherensprocesser som gravitationsinducerad dekoherens eller spontan vågfunktionskollaps av ett kvantsystem inträffar.
Senare reviderat för att äga rum som ett bordsexperiment, om det lyckades, uppskattas det att en massa på ungefär 10 14 atomer skulle ha överlagrats, ungefär nio storleksordningar mer massiv än någon överlagring som observerats till det datumet (2003).
Konfiguration
Den föreslagna experimentuppställningen är i grunden en variant av Michelson-interferometern men för en enskild foton. Dessutom måste en av speglarna vara mycket liten och fixerad på en isolerad mikromekanisk oscillator. Detta gör att den kan röra sig när fotonen reflekteras på den, så att den kan läggas över fotonen. Syftet är att variera storleken på spegeln för att undersöka massans effekt på den tid det tar för kvantsystemet att kollapsa.
Ursprungligen var armarna på interferometern tvungna att sträcka sig in i hundratusentals kilometer för att uppnå en foton tur och retur-tid som var jämförbar med oscillatorns period, men det innebar att experimentet måste äga rum i omloppsbana, vilket minskade dess livskraft. Det reviderade förslaget kräver att speglarna placeras i högfina optiska kaviteter som kommer att fånga fotonerna tillräckligt länge för att uppnå önskad fördröjning.
Det finns olika tekniska utmaningar, men alla ligger inom avancerade laboratoriekapaciteter. Det primära kravet är att kavitetens massa förblir så liten som möjligt. För att undvika brus på interferometern och ha en låg sannolikhet att sända ut mer än en foton varje gång, behövs en mycket låg absolut temperatur för experimentet, i storleksordningen 60 μK. Av liknande skäl, och för att undvika dekoherens , måste den experimentella enheten vara i förhållanden med ultrahögt vakuum. Våglängden för fotonerna beräknades vara ungefär 630 nm så att de reflekterande ytorna kan vara så små som möjligt och ändå undvika brytnings- och reflektionsproblem. Den mikromekaniska oscillatorn kan likna fribärarna i atomkraftsmikroskopi och de reflekterande ytorna som vanligtvis används i liknande högkrävande experiment utgör ingen riktig utmaning. Olika utarbetade elektromagnetiska mekanismer har föreslagits för att "återställa" kaviteterna till ett stabilt tillstånd före varje upprepning av experimentet.