Sommige kwantumsystemen vertonen nooit evenwicht. Natuurkundigen proberen het al jaren te begrijpen
Если вы извлечете холодный напиток из koelkast en plaats de container ermee op tafel, dan zal na een tijdje de vloeistof op kamertemperatuur komen. Dat wil zeggen dat er een thermisch evenwicht tot stand wordt gebracht tussen de vloeistof en de kamer. Op macroniveau wordt deze regel altijd gerespecteerd, maar wanneer kwantumwetten in het spel komen, begint er soms iets vreemds te gebeuren.
Onderzoek tekst
Op hun beurt komen onstabiele kwantumsystemen niet tot evenwicht. Het is alsof een glas water uit de koelkast op kamertemperatuur begint af te koelen.
Nicolo Defenou, een wetenschapper aan het Zurich Institute for Theoretical Physics, heeft nu een manier gevonden om dit gedrag elegant te verklaren.
Hij beschouwde een eendimensionaal systeem waarinhet enige kwantumdeeltje dat zich alleen in strikt beperkte posities langs de lijn kan bevinden. Dit is vergelijkbaar met een spel waarin de figuur langs een rechte lijn beweegt voor zoveel cellen als aangegeven door de dobbelsteenworp. Bijvoorbeeld dat er een dobbelsteen is waarvan alle zijden zijn gemarkeerd als "één" of "min één", en stel dat de speler deze eenmaal, tweede, derde gooit. Het beeldje zal naar een aangrenzend vierkant gaan en van daaruit zal het ofwel teruggaan of naar het volgende gaan. Enz.
De vraag is echter:wat gebeurt er als de speler de dobbelsteen een oneindig aantal keren gooit? Als er maar een paar vierkanten in het spel zijn, keert het van tijd tot tijd terug naar het beginpunt. Maar het is volkomen onmogelijk om precies te voorspellen waar hij op een bepaald moment zal zijn - de dobbelstenen zijn immers onbekend. Een vergelijkbare situatie ontwikkelt zich met deeltjes die zich aan de wetten van de kwantummechanica houden: het is onmogelijk om precies te weten waar ze zich op een bepaald moment in de tijd bevinden. Toch kan hun locatie worden bepaald met behulp van kansverdelingen.
Elke verdeling is het resultaatverschillende superpositie van kansen voor individuele plaatsen en komt overeen met een bepaalde energietoestand van het deeltje. Hierdoor valt het aantal stabiele energietoestanden samen met het aantal vrijheidsgraden van het systeem en komt dus exact overeen met het aantal toegestane posities. Het is vermeldenswaard dat alle stabiele kansverdelingen op het startpunt helemaal niet gelijk zijn aan nul. Als gevolg hiervan keert de kubus op een gegeven moment terug naar zijn oorspronkelijke locatie.
Voor een kwantumdeeltje betekent dit dater is een onmetelijk aantal manieren waarop de kansen van individuele locaties kunnen worden gecombineerd om verdelingen te vormen. Als gevolg hiervan kunnen ze niet langer alleen bepaalde afzonderlijke energietoestanden bezetten, maar ook alle mogelijke energietoestanden in een continu spectrum. De nieuwe theorie van Nicolo Defenu legt uit wat wetenschappers al vele malen in experimenten hebben waargenomen: systemen waarin langeafstandsinteracties plaatsvinden, bereiken geen stabiel evenwicht, maar eerder een metastabiele toestand waarin ze altijd terugkeren naar hun oorspronkelijke positie.
Lees verder
Japanse wetenschappers presenteerden een methode om objecten met geluidsgolven te verplaatsen
Rusland en de Verenigde Staten hebben Doomsday-vliegtuigen: hoe en waar zullen ze vliegen in het geval van het einde van de wereld
Voor het eerst in de geschiedenis verdwenen 9 sterren in een half uur en kwamen niet meer terug