Λύση σε διάσημο πρόβλημα της κβαντικής φυσικής

[Xenios]

Η κβαντική μηχανική είναι αναμφισβήτητα μία από τις πιο επιτυχημένες θεωρίες της φυσικής, και χάρη στην κατανόησή της απολαμβάνουμε πλήθος από τεχνολογικά επιτεύγματα. Στη θεωρητική ερμηνεία ορισμένων χαρακτηριστικών της όμως, συνεχίζουν να υπάρχουν προβλήματα, τα οποία κατά καιρούς απασχόλησαν κάποια από τα μεγαλύτερα ονόματα φυσικών όπως οι Χάιζενμπεργκ, φον Νόιμαν και Αϊνστάιν.

Το μετρητικό πρόβλημα

Ένα από τα διάσημα προβλήματα της κβαντικής φυσικής, είναι το μετρητικό πρόβλημα, το φαινόμενο δηλαδή της κατάρρευσης της κυματοσυνάρτησης που περιγράφει ένα σωματίδιο, όταν αυτό υπόκειται σε μία μέτρηση.

Ενώ πριν τη μέτρηση η εξίσωση του Σρέντιγκερ δίνει τις πιθανότητες το κβαντικό σύστημα να βρίσκεται σε διάφορες καταστάσεις, μετά τη μέτρηση το βρίσκουμε πάντα να έχει προτιμήσει μία συγκεκριμένη, βρίσκουμε δηλαδή τη κυματοσυνάρτησή του να έχει καταρρεύσει. Έτσι, η μέτρηση επιδρά με κάποιο τρόπο στο σύστημά μας και του αλλάζει τη φυσική, καθώς το μετατρέπει από κβαντικό σύστημα σε κλασικό. Αυτός ο προσδιορισμός των ορίων μεταξύ κβαντικής και κλασικής φυσικής, είναι στο επίκεντρο του μετρητικού προβλήματος.

Η λύση

Μια ομάδα φυσικών από το πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ, ανακοίνωσε πως βρήκε λύση στο χρόνιο αυτό πρόβλημα. Σε ένα άρθρο 200 σελίδων, ο καθηγητής Theo Nieuwenhuizen και οι συνεργάτες του, αφού έκαναν μια αναδρομή όλων των μεθόδων μέτρησης σε κβαντικά συστήματα της βιβλιογραφίας, επικέντρωσαν τη προσοχή τους στο μοντέλο Curie-Weiss.

Εκτέλεσαν κβαντικούς υπολογισμούς επικεντρωμένοι στην αλληλεπίδραση του σπιν ενός σωματιδίου με ένα μαγνήτη, και χρησιμοποίησαν αυτό το σπιν ως δείκτη. Ανακάλυψαν πως με την κατάλληλη εκλογή συναρτήσεων, κάποιες μεταβλητές εξαφανίζονταν από τις εξισώσεις. Τέλος, η μετάβαση από την ασταθή κβαντική κατάσταση σε ένα αμετάβλητο αποτέλεσμα παρομοιάζεται με το αποτέλεσμα που έχει μια ενίσχυσης σήματος: το μεγαλύτερο σύστημα που εκτελεί τη μέτρηση, ενισχύει την πιθανότητα του δείκτη να βρεθεί σε μία συγκεκριμένη κατάσταση.

Με αυτά τα μαθηματικά τεχνάσματα, κατάφεραν να παρακάμψουν την ασυμφωνία μεταξύ κλασικής φυσικής και κβαντομηχανικής στο μετρητικό πρόβλημα, καταλήγοντας πως οι κεντρικές αρχές της στατιστικής, που είναι στο επίκεντρο της κβαντικής μηχανικής επαρκούν για να εξηγήσουν όλα τα σχετικά φαινόμενα.

Πηγή : Ναυτεμπορική