Можно ли поделить и изловить в западню волновую процедуру электрона?

    Новое изучение физиков из Вуза Брауна заключило странность квантовой механики в ореховую скорлупу. Вернее, в гелиевый волдырь. Опыты под управлением Хамфри Мариса, доктора физики в Брауне, дозволили представить, что квантовое состояние электрона — волновую процедуру электрона — можно поделить на куски, а уж эти куски, в собственную очередь, изловить в западню из пузырьков водянистого гелия. Электроны воображают собой тривиальные крупицы, неразделимые и неразбиваемые. Однако то, что имеют в образу исследователи, кажется максимально и максимально странноватым.

    Можно ли поделить и изловить в западню волновую процедуру электрона?

    В квантовой механике у частиц нет конкретного положения в пространстве. Они есть как только волновая опция, рассредотачивание вероятностей, кои включают все вероятные пространства расположения крупицы. Марис и его коллеги подразумевают, что части сего рассредотачивания можно поделить и отделить друг от друга.

    «Мы изловили в западню шанс обнаружения электрона, и не части самого электрона, — разговаривает Марис. — Это несколько похоже на лотерею. Когда лотерейные билеты проданы, каждый купивший билет получает лист бумаги. Все эти люди имеют конкретные шансы, и можно сообщить, что эти шансы распределяются в пространстве. Однако существуют лишь один бонус — один электрон — и кому отойдет бонус, будет определено позже».

    Ежели интерпретация Мариса верна, она поднимает глубочайшие вопросцы об процессе измерения в квантовой механике. В классической формулировке квантовой механики, когда измеряются параметры крупицы — другими словами она будет найдена в конкретной точке — волновая опция коллапсирует.

    «Проведенные нами опыты указывают, что само взаимодействие электрона с наибольшей физической системой вроде ванной с водянистым гелием и не является измерением, — говорит Марис. — Появляется вопросец: а уж что это же тогда-то?».

    Тамошний факт, что волновая опция возможно разделена на два либо все больше пузырьков, уже странноватый сам по самому себе. Ежели сенсор обнаруживает электрон в одном пузырьке, что происходит с иным? Вопросец позарез увлекателен. Изучение существовало размещено в Journal of Low Temperature Physics.

    Электрические волдыри

    В течение почти всех лет ученые задавались вопросцами об необычном поведении электронов в водянистом гелии, охлажденном практически перед началом абсолютного нуля. Когда электрон попадает в жидкость, он отталкивает окружающие атомы гелия, образуя волдырь воды размером порядка 3,6 нанометров в диаметре. Объем пузырька определяется давлением электрона относительно поверхностного натяжения гелия. Но в опытах, кои начали проводиться гораздо в 60-х, появлялись странности в движении пузырьков.

    В опытах импульс электронов попадает в высшую часть наполненной гелием трубки, а уж сенсор индексирует электронный заряд, когда пузырьки с электронами добиваются нижней части трубки. Так как у пузырьков существуют верно конкретный объем, они обязаны все испытывать определенное сопротивление по мере движения, а уж как следует, и в сенсор поступать сразу. Однако сего и не происходит. Опыты выявили неопознанные объекты, кои проникают в сенсор перед началом обыкновенных электрических пузырьков. С возрастом ученые выявили 14 различных объектов различных объемов, все из которых, похоже, едут скорее электрических пузырьков.

    «Они были загадкой с самого момента них обнаружения. Ни у кого и не существовало неплохого объяснения».

    Под неведомыми объектами подразумевались и примеси в гелии — заряженные крупицы, кои вакантно попадали через стены контейнера. Альтернативное потенциальное разъяснение — ионы гелия, атомы гелия, кои купили один либо несколько чрезмерных электронов, создающих отрицательный заряд в сенсоре.

    Но Марис и его коллеги, включая лауреата Нобелевской премии и физика Леона Купера, считали, что новенькая серия тестов сумеет прояснить ситуацию.

    Новейшие опыты

    Исследователи провели серию тестов над мобильностью электрических пузырьков при еще наибольшей чувствительности, чем существовало ранее. Им же удалось найти все 14 объектов с предшествующей работы плюс четверо доп объекта, появлявшихся в течение различных тестов. В дополнение к сиим 18 объектам, изучение а также продемонстрировало бессчетные добавочные объекты, появляющиеся довольно изредка.

    По-видимому, разговаривает Марис, существуют и не 18 объектов, а уж нескончаемое них число с «непрерывным рассредотачиванием размеров» прямо до объема обычного электрического пузырька. Это же, в собственную очередь, поставило крест на идее об фолиант, что это же примеси либо ионы гелия. Существовало бы тяжело представить, что возможно настолько не мало примесей или раньше неведомых ионов гелия.

    Единственное, что, по воззрению ученых, могло бы растолковать результаты опыта, это же «деление» волновой опции. В конкретных ситуациях волновая опция электрона разбивается на части перед тем самым, как только войти в жидкость, и ее части улавливаются отдельными пузырьками. Так как пузырьки содержат все меньше целой волновой опции, они и сами все меньше обычных электрических пузырьков и, как следует, скорее двигаются.

    В собственной новейшей работе Марис и его команда предложили механизм, средством коего может происходить деление. Он поддерживается квантовой теорией и ладно согласуется с экспериментальными плодами. Механизм содержит в себе понятие из квантовой механики, узнаваемое как только надбарьерное отражение.

    В случае с электронами и гелием ишачит оно приблизительно эдак: когда электрон ударяется об поверхность водянистого гелия, существуют конкретный шанс тамошнего, что он пересечет ее, и конкретный шанс тамошнего, что он отпрыгнет. В квантовой механике эти способности выражаются как только часть волновой опции, пересекающей барьер, и часть, от него отражающейся. Может быть, маленькие электрические пузырьки образуются в той самой части волновой опции, которая пересекает поверхность. Объем пузырька находится в зависимости от тамошнего, как только не мало волновой опции проходит, и это же могло бы растолковать непрерывное рассредотачивание маленьких электрических пузырьков, найденных в процессе опыта.

    Мысль тамошнего, что часть волновой опции отражается от барьера, обычна для квантовой механики, разговаривает Купер. «Не думаю, что найдется хоть один несогласный с сиим. Неординарная часть состоит в том, что часть волновой опции, которая проходит через, может иметь физическое воздействие на объем пузырька. Это же важно ново».

    За исключением тамошнего, исследователи подразумевают, что происходит опосля тамошнего, когда волновая опция попадает в жидкость. Это же малость похоже на капли масла в воде. «Иногда капля образует один пузырек. Время от времени два, время от времени сотни».

    В квантовой теории существуют элементы, кои указывают на тенденцию волновой опции разбиваться на объективные размеры. По расчетам Мариса, объективные размеры соответствуют тем частенько встречающимся 18 объемам электрических пузырей.

    «Мы считаем, что это же свидетельствует об наилучшем разъяснении тестов, — разговаривает Марис. — Эти заданные были собраны гораздо 40 годов назад. Опыты и не были неверны: них выполняли почти все люди. У нас существуют традиция применять бритву Оккама, когда мы пытаемся выдумать самое элементарное разъяснение. Как я могу судить, это же оно и есть».

    Но оно поднимает ряд увлекательных вопросцев, кои присутствуют на границе науки и философии. К примеру, нужно представить, что гелий и не осуществляет измерений фактического положения электрона. Если б он это же выполнял, хоть какой волдырь, в каком и не был бы найден электрон, ординарно бы пропал. В собственную очередь, это же показывает на одну из глубоких тайн в квантовой теории.

    «Никто и не знает, что на деле воображает собой измерение. Может быть, физики сумеют условиться, что кто-то в белокуром халатике, сидячий в лаборатории выдающегося вуза, сумеет провести измерение. Однако как только насчет тамошнего, кто на деле и не уверен в фолиант, что выполняет измерение? Нужно ли наличие сознания причем? Мы и не знаем».