Niektóre układy kwantowe nigdy nie wykazują równowagi.
Jeśli wyciągniesz zimny napój zlodówce i połóż z nią pojemnik na stole, a po chwili płyn nabierze temperatury pokojowej. Oznacza to, że między cieczą a pomieszczeniem zostanie ustalona równowaga termiczna. Na poziomie makro ta zasada jest zawsze przestrzegana, ale kiedy w grę wchodzą prawa kwantowe, czasami zaczyna się dziać coś dziwnego.
Tekst badawczy
Z kolei niestabilne układy kwantowe nie dochodzą do równowagi. To tak, jakby szklanka wody z lodówki w temperaturze pokojowej zaczynała stygnąć.
Nicolo Defenou, naukowiec z Instytutu Fizyki Teoretycznej w Zurychu, znalazł teraz sposób na eleganckie wyjaśnienie tego zachowania.
Rozważał system jednowymiarowy, w którym istniejejedyna cząstka kwantowa, która może znajdować się tylko w ściśle ograniczonych pozycjach wzdłuż linii. Jest to podobne do gry, w której figurka porusza się po linii prostej przez tyle komórek, ile wskazuje rzut kostką. Na przykład, że jest kostka, której wszystkie strony są oznaczone jako „jeden” lub „minus jeden” i załóżmy, że gracz rzuca nią raz, drugi, trzeci. Figurka przesunie się na sąsiedni kwadrat, a stamtąd albo cofnie się, albo przejdzie do następnego. Itp.
Jednak pytanie brzmi:co się stanie, jeśli gracz rzuci kostką nieskończoną liczbę razy? Jeśli w grze jest tylko kilka kwadratów, to co jakiś czas powróci do punktu wyjścia. Nie da się jednak dokładnie przewidzieć, gdzie będzie w danym momencie – w końcu rzuty kostką są nieznane. Podobna sytuacja rozwija się w przypadku cząstek, które podlegają prawom mechaniki kwantowej: nie można dokładnie wiedzieć, gdzie się znajdują w danym momencie. Jednak ich lokalizację można określić za pomocą rozkładów prawdopodobieństwa.
Każda dystrybucja jest wynikiemróżna superpozycja prawdopodobieństw dla poszczególnych miejsc i odpowiada pewnemu stanowi energetycznemu cząstki. W rezultacie liczba stabilnych stanów energetycznych pokrywa się z liczbą stopni swobody układu, a zatem dokładnie odpowiada liczbie dopuszczalnych pozycji. Warto zauważyć, że wszystkie stabilne rozkłady prawdopodobieństwa w punkcie początkowym wcale nie są równe zeru. W rezultacie w pewnym momencie sześcian wraca do swojej pierwotnej lokalizacji.
Dla cząstki kwantowej oznacza to, że istnieje niezmierzona liczba sposobów, w jakie prawdopodobieństwa poszczególnych lokalizacji mogąDzięki temu mogą zajmować nie tylko pewne dyskretne stany energetyczne, ale także wszystkie możliwe w widmie ciągłym.Nowa teoria zaproponowana przez Nicolo Defena wyjaśnia to, co naukowcy już wielokrotnie zaobserwowali w eksperymentach: systemy, w którychOddziaływania dalekiego zasięgu nie osiągają stabilnej równowagi, ale raczej stan metastabilny, w którym zawsze wracają do swojej pierwotnej pozycji.
Czytaj więcej
Japońscy naukowcy przedstawili metodę poruszania obiektów za pomocą fal dźwiękowych
Rosja i Stany Zjednoczone mają samoloty Doomsday: jak i gdzie będą latać na wypadek końca świata
Po raz pierwszy w historii 9 gwiazdek zniknęło w ciągu pół godziny i nie wróciło