Някои квантови системи никога не показват равновесие. Физиците от години се опитват да разберат
Ако извлечете студена напитка отхладилник и поставете контейнера с него на масата, след което след известно време течността ще придобие стайна температура. Тоест ще се установи топлинно равновесие между течността и помещението. На макро ниво това правило винаги се спазва, но когато влязат в действие квантовите закони, понякога започва да се случва нещо странно.
Текстово изследване
На свой ред нестабилните квантови системи не достигат до равновесие. Все едно чаша вода от хладилника със стайна температура да започне да изстива.
Николо Дефену, учен от Цюрихския институт за теоретична физика, сега намери начин да обясни елегантно това поведение.
Той смяташе за едномерна система, в която имаединствената квантова частица, която може да бъде само в строго ограничени позиции по линията. Това е подобно на игра, в която фигурата се движи по права линия за толкова клетки, колкото е посочено от матрицата. Например, че има зарове, всички страни на които са маркирани като „едно“ или „минус едно“ и да предположим, че играчът го хвърля веднъж, втори, трети. Фигурката ще се премести в съседен квадрат и оттам или ще се върне назад, или ще отиде на следващия. И т.н.
Въпросът обаче е:какво се случва, ако играчът хвърли матрицата безкраен брой пъти? Ако в играта има само няколко квадрата, от време на време тя ще се връща към началната си точка. Но е напълно невъзможно да се предскаже къде точно ще бъде във всеки един момент - в края на краищата матриците са неизвестни. Подобна ситуация се развива и с частиците, които се подчиняват на законите на квантовата механика: невъзможно е да се знае къде точно се намират в даден момент от времето. И все пак тяхното местоположение може да бъде определено чрез разпределение на вероятностите.
Всяко разпределение е резултатътразлична суперпозиция на вероятности за отделни места и съответства на определено енергийно състояние на частицата. В резултат броят на стабилните енергийни състояния съвпада с броя на градусите на свобода на системата и следователно точно отговаря на броя на допустимите положения. Струва си да се отбележи, че всички стабилни разпределения на вероятностите в началната точка изобщо не са равни на нула. В резултат на това в един момент кубът се връща на първоначалното си местоположение.
За една квантова частица това означава, чеима неизмерим брой начини, по които вероятностите на отделните местоположения могат да се комбинират, за да се формират разпределения. В резултат на това те вече не могат да заемат само определени дискретни енергийни състояния, но и всички възможни в непрекъснат спектър. Новата теория, предложена от Николо Дефену, обяснява това, което учените вече са наблюдавали многократно в експерименти: системи, в които възникват взаимодействия на дълги разстояния, не достигат стабилно равновесие, а по-скоро метастабилно състояние, в което винаги се връщат в първоначалната си позиция.
Прочетете още
Японски учени представиха метод за движение на обекти със звукови вълни
Русия и САЩ имат самолети на Страшния съд: как и къде ще летят в случай на края на света
За първи път в историята 9 звезди изчезнаха за половин час и не се върнаха