Wetenschappers van de University of Queensland in Australië hebben aangetoond dat, in termen van kwantummechanica, twee verschillende gebeurtenissen tegelijkertijd aan elkaar kunnen voorafgaan. De afbraak van het oorzakelijk verband werd aangetoond met behulp van de polarisatie van fotonen in een interferometer. Dit meldt Science.
In de loop van het onderzoek hebben natuurkundigen fotonen door een interferometer geleid - een apparaat waarmee een bundel elektromagnetische straling wordt verdeeld in verschillende bundels die door verschillende optische paden gaan (A en B). Uiteindelijk komen de twee stralen weer samen en overlappen ze, wat resulteert in interferentie. De opstelling is zo samengesteld dat, met verticale polarisatie, het foton het linkerpad kiest, dan terugkeert en de rechterkant van de interferometer raakt. Bij horizontale polarisatie volgt het deeltje eerst het juiste pad en vervolgens langs de linkerkant.
Bij diagonale polarisatie 'splitst' de kwantumgolf die de positie van het foton beschrijft zich echter en beweegt zich langs beide paden tegelijk. Verticaal en horizontaal gepolariseerde componenten gaan eerst hun eigen pad, komen terug en gaan naar het aangrenzende pad. Beide componenten passeren dus tegelijkertijd elk pad, dat wil zeggen dat het foton tegelijkertijd langs beide paden lijkt te gaan. Aan het einde van elk pad splitst het foton zich weer, waarbij de ene component terugkomt en de andere de opstelling verlaat.
Experimentlay-out / afbeelding: Arxiv.org
In dit geval is het erg moeilijk om te bepalen welke gebeurtenis aan een andere voorafgaat: ofwel de terugkeer van de gepolariseerde componenten naar het begin van de paden creëert het uiterlijk van de passage van een foton langs A en B tegelijkertijd (het foton passeert eerst langs het ene pad en dan langs het andere), of de splitsing van een 'vertakt' foton in aan het einde van elk van de paden veroorzaakt een eenmalige terugkeer van de componenten naar het begin van elk pad (en dan reist het foton feitelijk langs beide paden tegelijkertijd).
Om dit probleem op te lossen, voerden wetenschappers een reeks experimenten uit, waarbij telkens extra lenzen in de installatie werden gestoken, die de ruimtelijke verdeling van de lichtbundel veranderen. Hierdoor kun je de polarisatie van het foton veranderen op het moment dat de kwantumgolven weer op elkaar worden gelegd. Als elk foton in de bundel eerst het ene pad passeerde en vervolgens het andere, dan moet de uiteindelijke polarisatie van het foton overeenkomen met een bepaalde waarde. De onderzoekers ontdekten echter dat het onmogelijk was om experimenteel te bepalen welke gebeurtenis de andere daadwerkelijk veroorzaakt. Met andere woorden, beide processen zijn oorzaak en gevolg van elkaar.
