Het Duwen Van Deeltjes Naar Voren Zou Hen Achteruit Gaan Omdat De Kwantumfysica Is Bonkers

Afbeelding: Brocken Inaglory/Wikimedia Commons

U bent van harte geluk dat je uiteindelijk ongeveer de grootte die je vandaag de dag ergens tussen de één en tien meter hoog en een gewicht dat ergens tussen de één en duizend pond. Dit is een zeer goede grootte. Niet om het lichaam schande, maar als je, zeg, een biljard keer korter en woog een nonillion keer minder (dat is één, gevolgd door 30 nullen), dat zou erg vervelend voor je. Alles zou erg vervelend voor je.

Een ding moet je voor lief nemen als een menselijk ding, bijvoorbeeld, is dat wanneer je push dingen, ze vooruit. Maar een team van onderzoekers realiseerden zich dat dit niet noodzakelijk het geval als u zoomt in op de wereld van de kwantummechanica, waar deeltjes kunnen besluiten om terug te gaan, ongeacht wat voor soort van kracht van buitenaf op hen.

“We wilden laten zien dit is een universele quantum mechanische effect,” studie auteur Daniela Cadamuro van de Technische Universiteit van München in Duitsland vertelde Gizmodo. “In de aanwezigheid of afwezigheid van een kracht, het deeltje zal altijd een kans om te gaan achteruit, zelfs als er sprake is van een positieve impuls.”

Een van de quantum mechanica’ kern-dogma is dat de kleinste deeltjes fungeren als stippen en vloeiende golven op dezelfde tijd. Dat is aangetoond door een klassiek experiment: Als je schiet deeltjes individueel door middel van parallelle paar sleuven, ze worden weergegeven als stippen op de muur achter hen. Maar schieten genoeg deeltjes en ze maken een patroon op de muur als een golf gepasseerd was—ik gebruik hetzelfde voorbeeld hier.

Maar dat betekent dat wetenschappers het begrip van de individuele deeltjes vereist het gebruik van de wiskunde van de waarschijnlijkheid, getweaked naar het beschrijven van de quantum mechanica. Dit is iets dat misschien een goed idee op papier, maar niet intuïtief gevoel wanneer u probeert toe te passen in het verplaatsen van dingen zodat je uiteindelijk met een effect genaamd “terugstromen.” Het is niet hetzelfde als sanitair water.

Jonathan Halliwell, professor in de theoretische fysica aan het Imperial College in Londen, die niet betrokken was bij het onderzoek, vertelde Gizmodo u kunt begrijpen terugstromen als volgt:

Stel, ik heb een zeer grote kamer vol met mensen en ik leg hen alle te verhuizen naar de deur en verlaat de kamer. Klassiek, de totale massa van de mensen in de kamer zou gestaag afnemen. Maar in de kwantummechanica, de totale massa van de mensen in de kamer zou kunnen VERHOGEN, hoewel ieder mens heeft een positieve uiterlijke snelheid.

Sommigen beschouwen dit als een gevolg van die wijzigingen aan de normale regels van de waarschijnlijkheid dat ik hierboven heb genoemd, wanneer toegepast op een quantum wereld. Elk deeltje wordt geleverd met een speciale vergelijking, van waaruit u kunt een lijst van de toegestane eigenschappen, naast hun gegeven kansen. Maar de tweaks soms laat de kans waarden negatief zijn, dat is een gek klinkende ding. Je zou nooit zeggen dat er een negatieve vijftig procent kans dat een omgedraaid munt land op de kop. In dit geval is het als er een kans is dat iemand de wind terug in het interieur, zelfs als ze de kamer verlaten.

Studie auteur Henning Bostelmann van de Universiteit van York in het Verenigd Koninkrijk uitgelegd dat het papier, vorige week gepubliceerd in Physical Review A, is een wiskundig resultaat van een veralgemening van deze terugstroming effect aan enige vorm van externe kracht die kunnen fungeren op een deeltje. Maar, legde Cadamuro, hun wiskunde werkt alleen voor deeltjes in één dimensie. Dat is alsof de mensen in Halliwell ‘ s bijvoorbeeld alleen kon lopen vooruit of achteruit. Het papier wordt ook geen rekening met de specifieke eigenschappen van deeltjes afgezien van hun momentum.

Het effect is nog niet getest in een laboratorium, en de mensen die actief werken aan het creëren van een juiste setup—een team voorgesteld met behulp van Bose-Einstein condensaten, speciale soorten koude atomaire regelingen die ervaring quantum mechanische effecten in grotere systemen. Maar dit resultaat is belangrijk in zijn eigen recht. “Het is een grote test van de grondslagen van de quantum mechanica,” zei Cadamuro. Ze is meer geïnteresseerd in wiskunde, maar zei er kan ook een aantal belangrijke implicaties voor quantum computing.

Halliwell zag geen beperkingen aan het team papier afgezien van degenen die zij vermeld. Hij is van mening dat de beveiliging fenomeen echt is. Maar nu is het tijd voor een aantal real-world fysiek bewijs.

“Het belangrijkste probleem is het vinden van een overtuigende experimentele test en dan iemand overtuigen om het te doen!”

[Physical Review A]