Nagrody Nobla 2022: trzech laureatów w dziedzinie fizyki

4 października Komitet Noblowski ogłosił laureatów nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. W tym roku otrzymała ją grupa trzech naukowców: Alain Aspect, John F. Clauser i Anton Zeilinger, którzy nagrodę otrzymali za "eksperymenty ze splątanymi fotonami, ustalenie naruszenia nierówności Bella i pionierską naukę o informacji kwantowej".

Jednym z istotnych zagadnień fizyki kwantowej jest sposób, w jaki co najmniej dwie cząstki mogą istnieć w tak zwanym stanie splątanym. To, co dzieje się z jedną z nich w splątanej parze, określa to, co dzieje się z drugą cząstką, nawet jeżeli fizycznie są one daleko od siebie.

Przez długi czas świat fizyki zastanawiał się, czy zależność wynika z tego, że cząstki w splątanej parze zawierają ukryte zmienne, instrukcje, które mówią im, jaki wynik powinny dać w eksperymencie. W latach 60. ubiegłego wieku John Stewart Bell opracował matematyczną nierówność, którą później nazwano na jego cześć. W jej myśl, jeśli istnieją ukryte zmienne, to korelacja między wynikami dużej liczby pomiarów nigdy nie przekroczy pewnej wartości. Mechanika kwantowa przewiduje jednak, że pewien rodzaj eksperymentu naruszy nierówność Bella, co spowoduje silniejszą korelację, niż byłoby to możliwe w innym przypadku.

John Clauser w 1972 roku rozwinął idee Johna Bella, doprowadzając do praktycznego eksperymentu. Kiedy dokonał pomiarów, poparły one zasady mechaniki kwantowej, wyraźnie naruszając nierówność Bella. Oznacza to, że mechanika kwantowa nie może być zastąpiona przez teorię wykorzystującą ukryte zmienne.

Jednakże eksperyment przeprowadzony nie jest kompletny. W 1982 roku Alain Aspect zaczerpnął z osiągnięć Clausera, rozwijając jego eksperyment i wypełniając ważną lukę. Bowiem był w stanie przełączyć ustawienia pomiarowe po tym, jak splątana para opuściła swoje źródło, więc ustawienie, które istniało w momencie ich emisji, nie mogło wpłynąć na wynik.

Korzystając z dopracowanych narzędzi i długich serii eksperymentów, Anton Zeilinger zaczął w 1997 roku wykorzystywać splątane stany kwantowe. Jego grupa badawcza wykazała między innymi zjawisko zwane teleportacją kwantową, które umożliwia przeniesienie stanu kwantowego z jednej cząstki do drugiej na odległość.

Dzisiejsza konferencja jest drugą z sześciu ujawniających laureatów nagrody Nobla. W poniedziałek 3 października poznaliśmy laureata z dziedzin fizjologii i medycyny, natomiast w środę 5 października poznamy laureata z dziedziny chemii. W kolejnych dniach poznamy także laureatów literackiej i pokojowej nagrody Nobla, natomiast laureat nagrody w dziedzinie nauk ekonomicznych zostanie ogłoszony 10 października.

Nagrody Nobla najczęściej przyznawane są jednemu kandydatowi za wybitnie osiągnięcia lub odkrycia w danej dziedzinie. Jednakże komitet noblowski przewiduje także nagradzanie grup osób składających się z nie więcej niż trzech osób. Ponadto pokojowa nagroda Nobla może zostać wręczona organizacji zrzeszającej więcej niż trzy osoby.

Tak stało się choćby w roku 2020, kiedy to pokojową nagrodę Nobla otrzymała agencja ONZ, Światowy Program Żywnościowy (WFP). Z kolei tzw. dzielona nagroda Nobla w dziedzinach naukowych zdarza się niemalże co roku. W 2021 nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki również otrzymało trzech naukowców - Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann i Giorgio Parisi. Z kolei w 2020 roku w dziedzinie medycyny nagrodę Nobla otrzymali Harvey J. Alter, Michael Houghton and Charles M. Rice.

W przypadku dzielonej nagrody Nobla, nagroda pieniężna w wysokości 10 milionów koron szwedzkich dzielona jest pomiędzy kandydatów