Намериха горната граница на квантовия свят

Квантовият микросвят и нашия макросвят, който възприемаме със сетивата си, се подчиняват на различни закони на природата. Екип физици от Университета в Лайден, Холандия, са успели да определят границата между двата свята.

В статия, публикувана наскоро в Physical Review Letters те посочват точното положение на горната граница между квантовия и обикновения свят.

В ежедневието си ние винаги можем да определим точното местоположение на всеки обект във всеки момент. Но поведението на елементарните частици се подчинява на законите на квантовата физика, то не е ясно определено и може да се опише само разпределението на вероятностите.

Ако в нашия свят важаха законите на квантовата механика, "полицаите щяха да налагат глоби за превишена скорост за шофиране между 30 и 250 км/ч някъде между Париж и Берлин, с пик на вероятност за 140 км/ч във Франкфурт", обяснява статия в сайта на Университета в Лайден.

Границата

Тъй като законите на физиката, поведението на обектите и други явления са напълно различни в двата свята, нормално е да се предположи, че съществува между тях. Но физиците отдавна търсят точното й положение без особен успех.

Екип от учени от Университета в Лайден, начело с Тьерк Остеркамп (Tjerk Oosterkamp) смята, че е възможно да се определи дали един обект, се подчинява на квантовите или макроскопичните закони, в зависимост от размера и масата му. 

"Ние планирахме нашите експерименти така, че да има в запас някакво пространство за маневриране с масата и размера на частиците, за да видим какво се случва в края на квантовия свят" - разказва Остеркамп. - "И това ни даде възможност да изследваме какво се случва на кръстопътя на квантовия и конвенционалния свят, постепенно доближавайки се до границата между тях от различни страни".

Параметри

Според съществуващия модел на квантовата механика, състоянието на квантова частица се описва с вълнова функция на разпределението на вероятностите. Но при измерване това разпределение спонтанно колапсира. Когато е налице нарушение на разпределението и ако частицата е в близост до границата между световете, нейното положение става ясно определено, което означава, че тази частица пресича границата, преминава от квантовия в обикновения свят.

В този случай позицията на частицата наистина се определя точно, в рамките на определен марж. Този марж и колко често се случва спонтанният колапс, са двата параметъра, които физиците използват. Ако те се намерят, ще имаме пълна формула за определяне на строгата граница между квантовия и макро-света.

^{Червената линия показва горната граница за параметрите r c (марж на позицията) и λ (честота на колапса на вълновата функция за единица атомна маса). Черната пунктирана линия показва очакванията на Остеркамп за следващия експеримент.  В крайна сметка, целта е да се намерят стойностите за двата параметъра. С тях ще имаме пълна формула за определяне на границата между квантовия и и макроскопски свят. За даден размер и маса, тази формула ще показва кои закони ще трябва да се прилагат към обекта.}

Екипът на Остеркамп са определили границата, положението на която не се изразява в милиметри, не и в секунди и с никоя друга позната ни величина. Положението на тази граница се изразява с броя на случаите на нарушаване на разпределението на вероятностите за определен период от време, за обекти с определен размер. Според получените данни, границата преминава в промеждутъка от 31 нарушения на единица атомна маса за една година при размери на обектите в 10 нанометра до 1 нарушение за 100 години в размер на един обект в 1 нанометър. Т

Тези концепции възможно да изглеждат трудно разбираеми за хора, далече от физиката, но просто казано - установена е ясна тенденция, че колкото е по-голям обектът, толкова по-често се срещат колапси и толкова по-близо е той до света на обикновената физика

Изследователите планират в бъдещите си експерименти да намалят влиянието на странични фактори и ефекти. Това ще им позволи по-точно да определят позицията на горната граница на квантовия свят и долната границата на макросвета на обикновената физика.

Още по темата

27/01/2016

Физика

Нов парадокс в квантовата механика - три гълъба в два гълъбарника

10/01/2016

Физика

"Какво всъщност е реалността?" - отговаря квантовата физика

26/10/2015

Физика

Как се преминава през стени в квантовия свят

28/05/2015

Физика

Котката на Шрьодингер. Различни интерпретации на квантовата неопределеност