레이저 간섭계 X선을 이용한 자유궤도 실험

레이저 간섭계 X선을 이용한 자유 궤도 실험(FELIX)^[1]은 거시적 시스템이 중첩 상태에 있을 수 있는지 여부를 탐구하는 실험 범주에 속한다.원래 물리학자 로저 펜로즈가 2004년 저서 '현실로 가는 길'에서 제안했던 것으로, 양자체계의 중력 유발 탈착이나 자발적 파동 함수 붕괴와 같은 파격적인 탈착 과정이 발생하는지를 구체적으로 증명하기 위해서였다.

나중에 테이블 상판 실험으로 실시하도록 수정되었다면,^[2][3] 만약 성공했다면 약 10개의¹⁴ 원자 덩어리가 중첩되었을 것으로 추정되는데, 이는 그 때까지 관찰된 어떤 중첩보다 대략 9개의 크기가 더 큰 것이다(2003년).

배열

그림 2미켈슨 간섭계.

제안된 실험 설정은 기본적으로 Michelson 간섭계의 변형이지만 단일 광자에 대한 것이다.또한, 거울 중 하나는 매우 작아야 하며 격리된 마이크로기계-오밀레이터에 고정되어야 한다.이것은 광자가 반사되었을 때 그것이 움직일 수 있도록 하여 광자와 함께 중첩될 수 있다.거울의 크기를 달리해 질량이 양자체계가 붕괴하는 데 걸리는 시간에 미치는 영향을 조사하는 것이 목적이다.

원래 간섭계의 팔은 오실레이터 기간에 버금가는 광자 왕복시간을 달성하려면 수십만 킬로미터까지 뻗어야 했지만, 그것은 실험이 인오빗(in-orbit)으로 진행돼 생존성이 떨어졌다는 것을 의미했다.개정된 제안은^[2] 거울을 광자를 원하는 지연을 달성할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 가두게 하는 고선명 광학 공동에 배치할 것을 요구한다.

다양한 기술적 난제가 있지만 모두 고급 실험실 역량에 속한다.일차 요건은 충치의 질량이 가능한 한 작게 유지된다는 것이다.간섭계의 잡음을 피하고 매번 두 개 이상의 광자를 방출할 확률이 낮으려면 60 μK의 순서에 따라 실험을 위한 매우 낮은 절대 온도가 필요하다.유사한 이유로, 그리고 탈착을 방지하기 위해 실험 장치는 초고진공 상태에 있어야 한다.광자의 파장은 약 630nm로 계산되어 반사 표면은 최대한 작으면서도 굴절과 반사성 문제는 피할 수 있었다.마이크로기계-오실레이터는 원자력 현미경에서 캔틸레버와 유사할 수 있으며 유사한 고수요 실험에서 일반적으로 사용되는 반사 표면은 실제적인 도전을 제기하지 않는다.실험이 매번 반복되기 전에 충치를 안정적인 상태로 "재설정"하기 위해 다양한 정교한 전자기 메커니즘이 제안되었다.

참고 항목

• 펜로즈 해석
• 객관적 붕괴 이론

참조