Stlačenie kvantových častíc dopredu môže spôsobiť, že sa vrátia späť

Anonim

Stlačenie kvantových častíc dopredu môže spôsobiť, že sa vrátia späť

fyzika

Michael Irving

19. júla 2017

Matematici zistili, že kvantové častice sa môžu pohybovať v opačnom smere ako pôsobiaca sila v procese známej ako "spätný tok" (Credit: chaoss / Depositphotos)

Ak kopnete loptu pozdĺž zeme, odvráti sa od teba - to je dosť základná veda. Ale svet kvantovej mechaniky zriedka hraje podľa pravidiel, na ktoré sme zvyknutí, a teraz matematici zistili, že kopanie kvantovej gule môže vyslať to, že letí na vašu nohu. Keď sa na ne pôsobí sila, kvantové častice sa môžu pohybovať opačným smerom, v efekte známej ako "spätný tok."

Ako protichodné, ako sa zdá pre väčšinu z nás, myšlienka častíc, ktoré idú proti tomuto zrnu, nie je nové. Na začiatku tohto roka vedci vytvorili tekutinu, ktorá vykazovala vlastnosti "negatívnej hmoty", čo znamená, že má tiež negatívnu silu a tečie späť. Spätný tok funguje na podobnom (ale odlišnom) princípe a doteraz sa predpokladalo, že sa vzťahuje len na kvantové častice "voľné" - tie, ktoré na ne pôsobia žiadne sily.

Ale voľné kvantové častice sú v podstate len teoretické prázdne bridlice, ktoré sa používajú na výpočet určitých vecí bez toho, aby iné premenné ovplyvňovali výsledky. Táto nová štúdia od univerzít v Cardiffe, v meste York a Mníchove odhalila spätný tok v časticiach, ktoré majú na nich silu.

"Retardový efekt v kvantovej mechanike je známy dlhý čas, ale vždy sa o ňom diskutovalo v súvislosti s " voľnými "kvantovými časticami, tj žiadne vonkajšie sily pôsobia na častice, " hovorí Daniela Cadamuro, spoluautor štúdie. "Keďže kvantové častice sú voľné idealizované, možno nereálne situácie, ukázali sme, že spätný tok stále nastáva, keď sú prítomné vonkajšie sily." "

Tím vykonal teoretickú analýzu kvantových mechanických častíc a zistil, že efekt spätného toku vždy hraje určitú úlohu v kvantovej fyzike, aj keď vo veľmi malom rozsahu. To môže vysvetliť, prečo sa to doteraz nezmeralo.

"Ukázali sme, že spätný tok môže nastať vždy, aj keď silou pôsobí na kvantovú časticu počas jej cestovania, " hovorí Henning Bostelmann, spoluautor štúdie. "Spätný tok je výsledkom duality vlnových častíc a pravdepodobnostnej povahy kvantovej mechaniky a je už dobre známy v idealizovanom prípade bezproblémového pohybu.

Spätný tok by mohol byť spôsobený silami odrážajúcimi častice, ale tím to vyriešil tým, že ukázal, že efekt sa stále vyskytuje v médiu úplne bez reflexie. Vedci tvrdia, že objav by mohol byť použitý na jemné doladenie výpočtov v budúcich kvantových experimentoch.

"Tieto nové poznatky nám umožňujú zistiť optimálnu konfiguráciu kvantovej častice, ktorá vykazuje maximálne množstvo spätného toku, čo je dôležité pre budúce experimentálne overenie, " hovorí Cadamuro.

Výskum bol publikovaný v časopise Physical Review A.

Zdroj: Univerzita v Yorku

Matematici zistili, že kvantové častice sa môžu pohybovať v opačnom smere ako pôsobiaca sila v procese známej ako "spätný tok" (Credit: chaoss / Depositphotos)