Xrism menemukan angin yang lambat dan tebal dari bintang neutron, menunjuk ke suhu sebagai pendorong utama perilaku angin kosmik. Misi pencitraan x-ray dan misi spektroskopi (xrisme) telah mengungkap kontras yang tidak terduga antara angin yang diluncurkan dari materi yang berputar di sekitar bintang neutron dan yang diproduksi di dekat lubang hitam supermasif. Aliran keluar yang luar biasa padat (…)

RisalahPos.com Network

Simulasi baru menunjukkan bahwa transformasi rasa neutrino mengubah komposisi dan sinyal yang ditinggalkan setelahnya bintang neutron tabrakan.

Ketika dua bintang neutron bertabrakan dan bergabung, hasilnya adalah salah satu peristiwa paling energik di alam semesta. Cathaclysms ini menghasilkan beberapa jenis sinyal yang dapat dideteksi dari Bumi.

Simulasi baru dari para peneliti di Penn State dan University of Tennessee Knoxville menunjukkan bahwa cara partikel kecil yang disebut campuran dan perubahan neutrino memengaruhi bagaimana merger berkembang dan apa yang dipancarkan. Neutrino dapat melakukan perjalanan melintasi jarak kosmik yang luas dengan hampir tidak ada gangguan, dan perilaku mereka membentuk hasil dari tabrakan.

Menurut tim, hasilnya berbicara dengan pertanyaan lama tentang dari mana logam dan elemen tanah jarang berasal, dan mereka juga membantu para ilmuwan menyelidiki fisika di lingkungan yang ekstrem.

Studi yang diterbitkan di Surat Ulasan Fisikadalah yang pertama memodelkan transformasi “rasa” neutrino selama merger bintang neutron. Neutrino adalah partikel fundamental yang berinteraksi hanya lemah dengan materi dan muncul dalam tiga rasa yang dinamai partikel yang mereka sertai: elektron, muon dan tau. Dalam kondisi tertentu, termasuk yang ada di dalam bintang neutron, neutrino secara teoritis dapat beralih rasa, yang pada gilirannya mengubah jenis partikel yang berinteraksi dengan mereka.

“Simulasi sebelumnya dari merger bintang neutron biner belum memasukkan transformasi rasa neutrino,” kata Yi Qiu, mahasiswa pascasarjana dalam fisika di Penn State Eberly College of Science dan penulis pertama makalah ini. Ini sebagian karena proses ini terjadi pada skala waktu nanodetik dan sangat sulit untuk ditangkap dan sebagian karena, sampai saat ini, kami tidak cukup tahu tentang fisika teoretis yang mendasari transformasi ini, yang berada di luar model fisika dan transformasi yang disingkirkan, kami menemukan bahwa sejauh mana hal yang memakan dan mentransformasikan hal -hal yang memakannya, hal -hal yang memengaruhi hal -hal yang memakannya, yang dikerahkan oleh neutrino, yang memakan banyak hal. Sisa – serta materi di sekitarnya. “

Membangun simulasi lanjutan

Para peneliti membangun simulasi komputer dari penggabungan bintang neutron dari bawah ke atas, menggabungkan berbagai proses fisik, termasuk gravitasi, relativitas umum, hidrodinamika dan pencampuran neutrino. Mereka juga memperhitungkan transformasi neutrino rasa elektron menjadi rasa muon, yang menurut para peneliti adalah transformasi neutrino yang paling relevan di lingkungan ini. Mereka memodelkan beberapa skenario, memvariasikan waktu dan lokasi pencampuran serta kepadatan bahan di sekitarnya.

Para peneliti menemukan bahwa semua faktor ini memengaruhi komposisi dan struktur sisa merger, termasuk jenis dan jumlah elemen yang dibuat selama merger. Selama tabrakan, neutron dalam bintang neutron dapat diluncurkan pada atom -atom lain di puing -puing, yang dapat menangkap neutron dan akhirnya membusuk ke dalam elemen yang lebih berat, seperti logam berat seperti emas dan platinum serta elemen tanah jarang yang digunakan di Bumi di telepon pintar, baterai kendaraan listrik dan perangkat lainnya.

“Rasa neutrino mengubah cara berinteraksi dengan materi lain,” kata David Radice, Knerr, Profesor Karier Fisika dan Associate Professor Astronomi dan Astrofisika di Penn State Eberly College of Science dan penulis makalah ini. “Jenis elektron neutrino dapat mengambil neutron, salah satu dari tiga bagian dasar dari atomdan mengubahnya menjadi dua lainnya, proton dan elektron. Tapi neutrino tipe muon tidak bisa melakukan ini. Jadi, konversi rasa neutrino dapat mengubah berapa banyak neutron yang tersedia dalam sistem, yang secara langsung berdampak pada penciptaan logam berat dan elemen tanah jarang. Masih ada banyak pertanyaan yang tersisa tentang asal kosmik elemen -elemen penting ini, dan kami menemukan bahwa akuntansi untuk pencampuran neutrino dapat meningkatkan produksi elemen sebanyak faktor 10. ”

Emisi yang dapat dideteksi dari Bumi

Pencampuran neutrino selama merger juga mempengaruhi jumlah dan komposisi materi yang dikeluarkan dari merger, yang menurut para peneliti dapat mengubah emisi yang terdeteksi dari Bumi. Emisi ini biasanya termasuk Gelombang gravitasi -Riak dalam waktu ruang-serta radiasi elektromagnetik seperti sinar-X atau sinar gamma.

“Dalam simulasi kami, pencampuran neutrino memengaruhi emisi elektromagnetik dari merger bintang neutron dan mungkin gelombang gravitasi juga,” kata Radice. “Dengan detektor mutakhir seperti LigoVirgo dan Kagra dan rekan -rekan generasi berikutnya, seperti yang diusulkan Cosmic Explorer Observatory yang dapat memulai operasi pada tahun 2030 -an, para astronom siap untuk mendeteksi gelombang gravitasi lebih sering daripada yang kita miliki sebelumnya. Memahami lebih baik bagaimana emisi ini dibuat dari merger bintang neutron akan membantu kita menafsirkan pengamatan di masa depan. ”

Para peneliti mengatakan pemodelan proses pencampuran mirip dengan pendulum yang terbalik. Awalnya, banyak perubahan terjadi pada skala waktu yang sangat cepat, tetapi pada akhirnya pendulum memilih keseimbangan yang stabil. Tetapi banyak dari ini, kata mereka, adalah asumsi.

“Masih banyak yang tidak kita ketahui tentang fisika teoretis dari transformasi neutrino ini,” kata Qiu. “Ketika fisika partikel teoretis terus maju, kami dapat sangat meningkatkan simulasi kami. Yang tetap tidak pasti adalah di mana dan bagaimana transformasi ini terjadi dalam merger bintang neutron. Pemahaman kami saat ini menunjukkan bahwa mereka sangat mungkin, dan simulasi kami menunjukkan bahwa, jika mereka terjadi, mereka dapat memiliki efek utama, sehingga penting untuk memasukkan mereka dalam model dan analisis di masa depan.

Sekarang infrastruktur untuk simulasi kompleks ini telah dibuat, para peneliti mengatakan mereka mengharapkan kelompok lain akan menggunakan teknologi untuk terus mengeksplorasi dampak pencampuran neutrino.

“Merger bintang neutron berfungsi seperti laboratorium kosmik, memberikan wawasan penting tentang fisika ekstrem yang tidak dapat kita tiru dengan aman di bumi,” kata Radice.

Referensi: “Transformasi rasa neutrino dalam merger bintang neutron” oleh Yi Qiu, David Radice, Sherwood Richers dan Maitraya Bhattacharyya, 26 Agustus 2025, Surat Ulasan Fisik.
Doi: 10.1103/h2q7-kn3v

Selain Qiu dan Radice, tim peneliti termasuk Maitraya Bhattacharyya, sarjana postdoctoral di Institute Gravitasi Penn State dan Cosmos, dan Sherwood Richers di University of Tennessee, Knoxville. Pendanaan dari Departemen Energi AS, Sloan Foundation dan AS National Science Foundation mendukung pekerjaan ini.

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.

Bagaimana jika lubang hitam bukan satu -satunya hal yang perlahan menghilang dari keberadaan? Para ilmuwan sekarang telah menunjukkan bahwa semua tubuh kosmik yang padat-dari bintang neutron hingga kurcaci putih-mungkin akhirnya menguap melalui radiasi seperti hawking. Yang lebih mengejutkan, akhir alam semesta bisa datang jauh lebih cepat dari yang diharapkan, “hanya” 1078 tahun dari sekarang, bukan 101100 yang tidak mungkin (…)

RisalahPos.com Network

Simulasi terobosan mengungkapkan bagaimana magnetar terbentuk dan berevolusi, memecahkan misteri kunci tentang asal -usul magnetiknya. Magnetar adalah jenis bintang neutron yang langka dengan medan magnet terkuat di alam semesta. Objek yang sangat padat ini memainkan peran penting dalam beberapa peristiwa kosmik paling ekstrem, termasuk hypernovae, ledakan radio cepat, dan (…)

RisalahPos.com Network

Related

Ketika bintang neutron bertabrakan, mereka menciptakan sinyal gelombang gravitasi yang kuat, dengan sisa-sisa pasca-merger seperti garpu tuning kosmik. Para ilmuwan telah mengidentifikasi fase ini, “ringdown panjang,” sebagai kunci untuk memahami materi ekstrem di dalam bintang neutron. Bintang Neutron dan Bintang Neutron Interior Misterius mereka adalah beberapa benda paling ekstrem di (…)

RisalahPos.com Network

Related

Para peneliti telah mengembangkan metode komputasi baru untuk mengeksplorasi materi neutron di dalam bintang neutron dengan kepadatan lebih tinggi dari yang dipelajari sebelumnya. Metode ini memberikan wawasan tentang perilaku neutrino selama ledakan supernova, meningkatkan akurasi simulasi, dan berpotensi meningkatkan pemahaman kita tentang peristiwa kosmik tersebut. Kemajuan dalam Simulasi Materi Neutron Ketika sebuah bintang (…)

RisalahPos.com Network

Related

Bintang-bintang ekstrem mungkin memiliki pegunungan yang serupa dengan yang ditemukan di bulan-bulan di tata surya kita, sehingga berpotensi menciptakan osilasi yang dapat dideteksi dalam ruang dan waktu. Bintang neutron mungkin memiliki struktur mirip gunung yang memengaruhi kecepatan rotasinya dan dapat memancarkan gelombang gravitasi secara terus menerus, seperti yang dapat diamati oleh LIGO. Dengan mempelajari fitur permukaan analog pada bulan dan planet, para ilmuwan dapat memprediksi (…)

RisalahPos.com Network

Related

Para ahli astrofisika, untuk pertama kalinya, mengukur suhu partikel elementer dalam pancaran radioaktif dari tabrakan bintang neutron, yang menyebabkan terbentuknya lubang hitam. Terobosan ini memungkinkan para ilmuwan untuk memeriksa sifat fisik mikroskopis dalam peristiwa kosmik yang dahsyat ini. Temuan ini juga mengungkapkan bagaimana observasi tunggal menangkap keberadaan suatu objek (…)

RisalahPos.com Network

Related

Untuk pertama kalinya, para astronom berhasil menangkap gambar bintang neutron memancarkan pancaran berbentuk S seperti alat penyiram taman di sistem biner Circinus X-1, yang terletak lebih dari 30.000 tahun cahaya jauhnya.

Fenomena ini, mirip dengan presesi yang diamati dalam lubang hitam, menggambarkan perubahan arah jet akibat tarikan gravitasi dari cakram gas panas. Penemuan ini dilakukan menggunakan teleskop radio MeerKAT, dan temuan tersebut memberikan wawasan tentang dinamika bintang neutron dan mekanisme peluncuran jet.

Semburan aneh mirip alat penyiram taman yang berasal dari bintang neutron telah difoto untuk pertama kalinya.

Struktur berbentuk S ini tercipta saat jet berubah arah akibat goyangan cakram gas panas di sekitar bintang – sebuah proses yang disebut presesi, yang telah diamati pada lubang hitam tetapi, hingga saat ini, belum pernah diamati pada bintang neutron.

Animasi guncangan terminasi yang bergerak dari Circinus-1. Ini adalah wilayah tempat jet menghantam material di sekitarnya dengan keras yang menyebabkan gelombang kejut bergerak pada sebagian kecil kecepatan cahaya. Kredit: Fraser Cowie

Fenomena Kosmik Circinus X-1

Objek khusus ini berada dalam sistem biner Circinus X-1 yang berjarak lebih dari 30.000 tahun cahaya dari Bumi dan terbentuk dari inti bintang super raksasa yang runtuh sekitar waktu yang sama ketika Stonehenge dibangun.

Begitu padatnya sehingga satu sendok teh materialnya beratnya sama dengan Gunung Everest.

Sistem biner memiliki dua bintang yang terikat oleh gravitasi. Dalam kasus Circinus X-1, salah satunya adalah bintang neutron.

Bintang neutron dan lubang hitam adalah monster kosmologi yang terbentuk ketika bintang-bintang terbesar di Alam Semesta mati dan runtuh karena gravitasinya sendiri.

Akan tetapi, yang terakhir jauh lebih masif dan hanya dapat dideteksi melalui efek gravitasinya, sedangkan yang pertama dapat diamati secara langsung meskipun kepadatannya.

Mereka merupakan beberapa objek paling ekstrem di Alam Semesta dan memiliki bagian dalam yang hampir seluruhnya terbuat dari neutron.

Pengamatan Dengan MeerKAT

Semburan yang berasal dari bintang neutron itu ditemukan oleh tim astronom di Universitas Oxfordyang menggunakan MeerKAT — teleskop radio di Afrika Selatan — untuk membuat gambar Circinus X-1 yang paling detail dan beresolusi tinggi.

Gambar-gambar tersebut, yang dipresentasikan pada Pertemuan Astronomi Nasional minggu ini di Universitas Hull, mencakup gambar pertama dari jet berbentuk S yang berasal dari bintang neutron yang terkonfirmasi – sebuah terobosan yang dapat membantu mengungkap fisika ekstrem di balik fenomena astronomi tersebut.

Peneliti utama Fraser Cowie mengatakan ada sistem lain yang dikenal dengan jet berbentuk S, yang disebut SS433, namun hasil terbaru menunjukkan bahwa objek tersebut kemungkinan lubang hitam.

“Gambar ini adalah pertama kalinya kami melihat bukti kuat adanya jet presesi dari bintang neutron yang terkonfirmasi,” katanya.

“Bukti ini datang dari bentuk S simetris dari pemancar radio plasma dalam jet dan dari gelombang kejut yang cepat dan lebar, yang hanya dapat dihasilkan oleh perubahan arah jet.

“Hal ini akan memberikan informasi berharga tentang fisika ekstrem di balik peluncuran jet, sebuah fenomena yang masih belum dipahami dengan baik.”

Akresi dan Dinamika Jet

Kepadatan bintang neutron yang sangat besar menciptakan gaya gravitasi yang kuat yang melepaskan gas dari bintang pendamping, membentuk cakram gas panas di sekitarnya yang berputar ke bawah menuju permukaannya.

Proses ini, yang disebut akresi, melepaskan sejumlah besar energi per detik dengan daya lebih besar dari sejuta Matahari. Sebagian dari energi ini menggerakkan jet – berkas sempit material yang keluar dari sistem biner yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.

Peningkatan terkini pada teleskop MeerKAT telah menghasilkan sensitivitas yang sangat baik dan gambar beresolusi lebih tinggi. Dengan ini, tim melihat bukti jelas adanya struktur berbentuk S, yang bentuknya mirip dengan semprotan air dari alat penyiram taman, di jet Circinus X-1.

Tidak hanya itu, para peneliti juga menemukan guncangan terminasi yang bergerak – yang pertama kali terekam dari biner sinar-X. Ini adalah wilayah tempat jet menghantam material di sekitarnya dengan keras, yang menyebabkan gelombang kejut.

Tim Cowie mengukur gelombang yang bergerak sekitar 10 persen dari kecepatan cahaya, mengonfirmasi bahwa gelombang tersebut disebabkan oleh jet yang bergerak cepat dan bukan sesuatu yang lebih lambat seperti angin material dari bintang-bintang.

“Fakta bahwa gelombang kejut ini menjangkau sudut yang lebar sesuai dengan model kami,” kata Cowie. “Jadi, kami memiliki dua bukti kuat yang memberi tahu kami bahwa jet bintang neutron sedang mengalami presesi.”

Mengukur kecepatan gelombang kejut juga akan membantu para astronom memahami dari apa jet yang menyebabkannya terbuat.

Gelombang kejut secara efektif bertindak sebagai akselerator partikel di ruang angkasa — menghasilkan sinar kosmik berenergi tinggi — dan energi maksimum partikel yang dapat dipercepat bergantung pada kecepatannya.

Arah Penelitian Masa Depan

“Circinus X-1 adalah salah satu objek paling terang di langit sinar-X dan telah dipelajari selama lebih dari setengah abad,” kata Cowie. “Namun, meskipun demikian, objek ini tetap menjadi salah satu sistem paling misterius yang kita ketahui.

“Beberapa aspek perilakunya tidak dijelaskan dengan baik sehingga sangat bermanfaat untuk membantu memberikan pandangan baru pada sistem ini, berdasarkan 50 tahun kerja orang lain.”

Ia menambahkan: “Langkah selanjutnya adalah terus memantau jet-jet tersebut dan melihat apakah mereka berubah seiring waktu sesuai dengan yang kami harapkan.

“Hal ini akan memungkinkan kami mengukur sifat-sifatnya dengan lebih tepat dan terus mempelajari lebih lanjut tentang objek yang membingungkan ini.”

Penelitian ini dilakukan sebagai bagian dari proyek X-KAT dan ThunderKAT pada teleskop MeerKAT yang dioperasikan oleh South African Radio Astronomy Observatory (SARAO). Pengamatan dilakukan menggunakan penerima S-band yang baru dipasang yang disediakan oleh Max-Planck Institute (MPG).

Apakah alam benar-benar seaneh yang dikatakan teori kuantum — atau adakah penjelasan yang lebih sederhana? Pengukuran neutron membuktikan: Ia tidak bekerja tanpa sifat-sifat aneh teori kuantum.

Teori kuantum memungkinkan partikel berada dalam keadaan superposisi, yang bertentangan dengan realisme klasik. Ketidaksetaraan Leggett-Garg menguji hal ini dengan membandingkan perilaku kuantum dengan ekspektasi klasik. Eksperimen sinar neutron baru-baru ini di TU Wien mengonfirmasi bahwa partikel memang melanggar ketidaksetaraan ini, yang memperkuat validitas teori kuantum atas penjelasan klasik.

Superposisi Kuantum: Bisakah Partikel Berada di Dua Tempat Sekaligus?

Dapatkah sebuah partikel berada di dua tempat berbeda pada saat yang sama? Dalam fisika kuantum, hal itu dapat terjadi: Teori kuantum memungkinkan objek berada dalam berbagai keadaan pada saat yang sama – atau lebih tepatnya: dalam keadaan superposisi, menggabungkan berbagai keadaan yang dapat diamati. Namun, apakah ini benar-benar terjadi? Mungkin partikel tersebut sebenarnya berada dalam keadaan yang sangat spesifik, di lokasi yang sangat spesifik, tetapi kita tidak mengetahuinya?

Pertanyaan tentang apakah perilaku objek kuantum mungkin dapat dijelaskan oleh teori yang lebih sederhana dan lebih klasik telah dibahas selama beberapa dekade. Pada tahun 1985, sebuah cara untuk mengukurnya diusulkan: yang disebut “ketidaksetaraan Leggett-Garg.” Setiap teori yang menggambarkan dunia kita tanpa keadaan superposisi aneh dari teori kuantum harus mematuhi ketidaksetaraan ini. Teori kuantum, di sisi lain, melanggarnya. Pengukuran dengan neutron yang menguji “ketidaksetaraan Leggett-Garg” ini kini telah dilakukan untuk pertama kalinya di TU Wien – dengan hasil yang jelas: ketidaksetaraan Leggett-Garg dilanggar, penjelasan klasik tidak mungkin, teori kuantum menang. Hasilnya kini telah dipublikasikan dalam jurnal Surat Ulasan Fisik.

Menjelajahi Realisme Fisik

Kita biasanya berasumsi bahwa setiap objek memiliki sifat-sifat tertentu: Sebuah bola berada di lokasi tertentu, memiliki kecepatan tertentu, mungkin juga rotasi tertentu. Tidak masalah apakah kita mengamati bola tersebut atau tidak. Bola memiliki sifat-sifat ini secara objektif dan independen dari kita. “Pandangan ini dikenal sebagai ‘realisme’,” kata Stephan Sponar dari Institut Atom di TU Wien.

Kita tahu dari pengalaman sehari-hari bahwa objek makroskopis yang besar khususnya harus mematuhi aturan ini. Kita juga tahu bahwa objek makroskopis dapat diamati tanpa dipengaruhi secara signifikan. Pengukuran tidak mengubah keadaan secara mendasar. Asumsi-asumsi ini secara kolektif disebut sebagai “realisme makroskopis”.

Teori Kuantum dan Realisme Makroskopik

Akan tetapi, teori kuantum seperti yang kita ketahui saat ini adalah teori yang melanggar realisme makroskopis ini. Jika berbagai keadaan mungkin terjadi pada partikel kuantum, misalnya, posisi, kecepatan, atau nilai energi yang berbeda, maka kombinasi apa pun dari keadaan ini juga mungkin terjadi. Setidaknya selama keadaan ini tidak diukur. Selama pengukuran, keadaan superposisi dihancurkan: pengukuran memaksa partikel untuk memutuskan salah satu nilai yang mungkin.

Meskipun demikian, dunia kuantum harus terhubung secara logis dengan dunia makroskopis – lagipula, benda-benda besar tersusun dari partikel-partikel kuantum kecil. Pada prinsipnya, aturan teori kuantum harus berlaku untuk segala hal.

Jadi pertanyaannya adalah: Apakah mungkin mengamati perilaku pada objek “besar” yang tidak dapat disesuaikan dengan gambaran intuitif kita tentang realisme makroskopis? Dapatkah benda makroskopis juga menunjukkan tanda-tanda yang jelas tentang sifat kuantum?

Memahami Ketimpangan Leggett-Garg

Pada tahun 1985, fisikawan Anthony James Leggett dan Anupam Garg menerbitkan sebuah rumus yang dapat digunakan untuk menguji realisme makroskopik: Ketimpangan Leggett-Garg. “Ide di baliknya mirip dengan ketimpangan Bell yang lebih terkenal, yang membuatnya dianugerahi Penghargaan Nobel Fisika pada tahun 2022,” kata Elisabeth Kreuzgruber, penulis pertama makalah tersebut. “Namun, ketimpangan Bell adalah tentang pertanyaan tentang seberapa kuat perilaku sebuah partikel terkait dengan partikel kuantum terjerat lainnya. Ketimpangan Leggett-Garg hanya tentang satu objek tunggal dan mengajukan pertanyaan: bagaimana keadaannya pada titik waktu tertentu terkait dengan keadaan objek yang sama pada titik waktu tertentu lainnya?”

Korelasi yang Lebih Kuat Daripada yang Dimungkinkan oleh Fisika Klasik

Leggett dan Garg mengasumsikan bahwa sebuah objek dapat diukur pada tiga waktu yang berbeda, setiap pengukuran dapat memiliki dua hasil yang berbeda. Bahkan jika kita tidak tahu sama sekali tentang apakah atau bagaimana keadaan objek ini berubah seiring waktu, kita masih dapat menganalisis secara statistik seberapa kuat hasil pada titik waktu yang berbeda saling berkorelasi.

Secara matematis dapat dibuktikan bahwa kekuatan korelasi ini tidak akan pernah melampaui level tertentu – dengan asumsi bahwa realisme makroskopik itu benar. Leggett dan Garg mampu menetapkan ketidaksetaraan yang harus selalu dipenuhi oleh setiap teori realisme makroskopik, terlepas dari detail teori tersebut.

Namun, jika objek mematuhi aturan teori kuantum, maka harus ada korelasi statistik yang jauh lebih kuat antara hasil pengukuran pada tiga titik waktu yang berbeda. Jika suatu objek benar-benar berada dalam keadaan yang berbeda pada waktu yang sama antara waktu pengukuran, ini harus – menurut Leggett dan Garg – mengarah pada korelasi yang lebih kuat antara ketiga pengukuran.

Sinar Neutron: Objek Kuantum Berukuran Sentimeter

“Namun, tidak mudah untuk menyelidiki pertanyaan ini secara eksperimental,” kata Richard Wagner. “Jika kita ingin menguji realisme makroskopis, maka kita memerlukan objek yang makroskopis dalam arti tertentu, yaitu yang memiliki ukuran yang sebanding dengan ukuran objek sehari-hari kita.” Namun, pada saat yang sama, objek tersebut harus memiliki peluang untuk tetap menunjukkan sifat kuantum.

“Sinar neutron, seperti yang kami gunakan dalam interferometer neutron, sangat cocok untuk ini,” kata Hartmut Lemmel, penanggung jawab instrumen S18 di Institut Laue-Langevin (ILL) di Grenoble, tempat percobaan dilakukan. Dalam interferometer neutron, interferometer kristal silikon sempurna yang pertama kali berhasil digunakan di Institut Atom TU Wien pada awal tahun 1970-an, sinar neutron yang datang dibagi menjadi dua sinar parsial pada pelat kristal pertama dan kemudian digabungkan kembali oleh sepotong silikon lainnya. Oleh karena itu, ada dua cara berbeda di mana neutron dapat bergerak dari sumber ke detektor.

“Teori kuantum menyatakan bahwa setiap neutron bergerak pada kedua lintasan pada saat yang sama,” kata Niels Geerits. “Namun, kedua berkas parsial tersebut berjarak beberapa sentimeter. Dalam arti tertentu, kita berhadapan dengan objek kuantum yang sangat besar menurut standar kuantum.”

Melanggar Ketimpangan Leggett-Garg dengan Neutron

Dengan menggunakan kombinasi canggih dari beberapa pengukuran neutron, tim di TU Wien mampu menguji ketidaksetaraan Leggett-Garg – dan hasilnya jelas: ketidaksetaraan dilanggar. Neutron berperilaku dengan cara yang tidak dapat dijelaskan oleh teori makroskopis realistis yang dapat dibayangkan. Mereka sebenarnya bergerak pada dua jalur pada saat yang sama, mereka secara bersamaan berada di tempat yang berbeda, terpisah beberapa sentimeter. Gagasan bahwa “mungkin neutron hanya bergerak pada salah satu dari dua jalur, kita hanya tidak tahu yang mana” telah dibantah.

“Eksperimen kami menunjukkan: Alam memang aneh seperti yang diklaim oleh teori kuantum,” kata Stephan Sponar. “Apa pun teori klasik dan realistis yang Anda kemukakan: Teori itu tidak akan pernah mampu menjelaskan realitas. Teori itu tidak akan berhasil tanpa fisika kuantum.”

Referensi: “Pelanggaran Ketimpangan Leggett-Garg Menggunakan Pengukuran Negatif Ideal dalam Interferometri Neutron” oleh Elisabeth Kreuzgruber, Richard Wagner, Niels Geerits, Hartmut Lemmel dan Stephan Sponar, 24 Juni 2024, Surat Ulasan Fisik.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.260201