Понедельник, 11.12.2017, 22:02
                          Спросите науку
Главная Мой профильРегистрация ВыходВход
Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS
Меню сайта
Форма входа
Логин:
Пароль:




Категории раздела
разное [29]
Интересные факты и материалы о физике и физиках
Элементарные частицы [28]
Коллайдер, ЦЕРН, бозон Хиггса, квантовая физика
Фундаментальные законы [36]
Фундаментальные силы, основные константы, гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия. Эксперименты, измерения, открытия, мнения.
Ускорители [1]
Новости коллайдера и других ускорителей
Время [1]
Физика времени, кристаллы времени


Заработок на своем сайте People Group




Работа в сфере Разное


Спросите науку.


Открытия, изобретения, новые технические разработки


Библиотека svitk.ru - эзотерика, оккультизм, магия, колдовство, мистика, философия, религия и тп


 Каталог статей



Главная » Статьи » Физика » Элементарные частицы


Витиеватый путь фотона может поколебать основы квантовой механики

Все статьи

Одним из краеугольных камней квантовой теории является то, что частицы могут вести себя как волны. Эксперимент с электронами, проходящими через две щели признан самым красивым физическим экспериментом по физике. Источник выстреливает электронами, которые проходят через две близкие щели, при этом на экране с другой стороны наблюдается волновая интерференционная картина. Однако каждая частица на экране также будет обнаружена в виде маленькой точки, значит, частицы представляют собой не только волны, но и дискретные объекты тоже.

Интенсивность интерференции может быть рассчитана путем возведения в квадрат суммы волн, которые проходят через каждую щель. Это является следствием правило Борна, которое определяет вероятность того, что измерение квантовой системы  позволит получить определенный результат.

Правило Борна занимает с 1920-х годов одно из центральных мест в квантовой теории. Оно сложно для понимания (как практически все в квантовой теории) и рассчитывает вероятность того, что измерение квантовой системы позволит получить какой-либо определенный результат. В квантовой механике даются только статистические предсказания для результатов измерений. Борн предположил, что вероятность найти квантовый объект в определенном месте в определенное время равна квадрату ее волновой функции. В эксперименте с электронами или фотонами и двумя щелями  прямым следствием правила  Борна является интерференционная картина. Закон Борна предполагает, что интерференция происходит с несколькими  вероятностными исходами. В серии нескольких экспериментов будут получаться несколько определенных картин.  

На протяжении десятилетий правило Борна не было проверено экспериментально с хорошей степенью точности. В 2010 году такой эксперимент был проведен.

Сначала создается один фотон, которым выстреливается в преграду с тремя щелями - каждая шириной 30 мкм, расстояние между щелями 100 мкм. После того, как фотон прошел через щель, он попадает в позиционно-чувствительный детектор. Одиночные фотоны, летящие в количестве примерно 40 000 в секунду дают итоговую интерференционную картину, как и описывается правилом Борна.

Чтобы проверить правило Борна, ученые повторили измерение с одной щелью, а затем с тремя возможными конфигурациями из  двух щелей (сначала закрывалась правая, потом левая, потом были открыты обе). Если правило Борна верно, все эксперименты должны дать одну и ту же интерференционную картину. Они и дали с погрешностью в пределах 1%.

Однако современный научный интерес требует пересмотра основных уравнений квантовой механики.

Японские ученые предложили свой эксперимент, в котором частицы могут проходить не прямой путь через какую либо щель, а витиеватый, проходя через одну и ту же щель неоднократно.

Студентов-физиков учат, что результирующую картину эксперимента с двумя щелями можно объяснить процессом суперпозиции волн, которые проходят через одну щель и волн, которые идут через другую щель. Хотя это описание и объясняет итог эксперимента, японский физик Харуичи Ябуки еще в 1986 году заявил, что этот подход является лишь приблизительным, поскольку он игнорирует крошечную возможность того, что частица может проделать неклассический путь через щели.

Эти неклассические пути легче пояснить экспериментом с тремя щелями. Частица может пройти, например, сначала через правую щель, крутануться вокруг, вернуться через центральную щель и снова выйти из щели справа. Ученые  из Индийского научного института в Бангалоре рассчитали влияние этих неклассических путей на интерференционную картину эксперимента с тройными щелями. Используя формулы континуального интеграла квантовой механики, команда рассмотрела различные комбинации ширины щели и разные частицы - и фотоны, и электроны. Континуальный интеграл - математический инструмент в современной теоретической физике. Использование формулировок квантовой механики в терминах континуального интеграла дает более глубокое понимание соотношения между квантовой и классической механикой - прим.

В случае с электронами исследователи исходили из предположения, что неклассические пути будут  незначительно воздействовать на наблюдаемую картину, которая будет отличаться от простого наложения, коэффициент изменения оценивался примерно 10 в минус 8 степени. Для фотонов длины волны видимого света это изменение увеличивается до примерно 10 в минус 5 степени, но является все еще слишком малым для обнаружения. Действительно, расчеты показали, почему Синха и его коллеги из Университета Ватерлоо в Канаде не видели никаких отклонений в оптическом эксперименте с щелями, проделанном в 2010 году.

Однако оказалось, что коэффициент отклонения должен увеличится примерно до 10 в минус 3 степени для микроволновых фотонов, и команда японских физиков считает, что его  можно будет измерить, если для эксперимента использовать фотоны с длиной волны 4 см, шириной щели 120 см и расстоянием между щелями 400 см.

Любое нарушение правила Борна означало бы, что уравнения Шредингера - краеугольный камень квантовой теории - должны быть изменены. Существование интерференционных членов третьего порядка будет иметь огромные теоретические последствия - это будет означать необходимость пересмотра уравнений квантовой механики.

Это сложно будет принять, но изменения были бы весьма желательны, так как пересмотр квантовой теории может привести к единой теории, которая включала бы в себя современные квантовую и гравитационную теорию.

Категория: Элементарные частицы | Добавил: inauka (01.10.2014)





Читать также

Curiosity прекратил работу
Защита квантовых систем от декогерентности
Крылья вселенской бабочки


Просмотров: 603 | Теги: квантовая механика, новости физики 2014 | Рейтинг: 5.0/8
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017
Помощь сайту  

Наш опрос
Верите ли вы в инопланетян?
Всего ответов: 203




Друзья сайта
  • Создать сайт бесплатно

  • Статистика

    Онлайн всего: 2
    Гостей: 1
    Пользователей: 1
    Willieder




    Сайт управляется системой uCozЯндекс.Метрика

    Рейтинг SIMPLETOP.NET Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Рейтинг астрономических ресурсов от ASTROLAB.ru