דחיפת חלקיקים קוונטיים קדימה יכולה לגרום להם לחזור אחורנית

Anonim

דחיפת חלקיקים קוונטיים קדימה יכולה לגרום להם לחזור אחורנית

פיזיקה

מייקל אירווינג

19 יולי, 2017

מתמטיקאים מצאו כי חלקיקים קוונטיים יכולים לנוע בכיוון ההפוך לכוח מוחל עליהם, בתהליך המכונה "backflow " (אשראי: chaoss / Depositphotos)

אם אתה בועט בכדור לאורך האדמה, זה יהיה להתגלגל ממך - זה מדע בסיסי למדי. אבל העולם של מכניקת הקוונטים רק לעתים נדירות משחק על פי הכללים שאנחנו רגילים, ועכשיו מתמטיקאים מצאו כי בעיטת כדור קוונטי עשוי לשלוח אותו טס לכיוון הרגל במקום. כאשר כוח מוחל עליהם, חלקיקים קוונטיים יכולים לנוע בכיוון ההפוך, באפקט המכונה "backflow ".

כפי שנראה כמו רובנו, הרעיון של חלקיקים הולך נגד הדגן כמו זה לא חדש. מוקדם יותר השנה מדענים יצרו נוזל אשר הציג את המאפיינים של "מסה שלילית, " כלומר יש גם כוח שלילי זורם לאחור. Backflow פועל על עיקרון דומה (אך שונה), ועד כה, הוא האמין כי רק חל על "חופשי " חלקיקים קוונטיים - אלה ללא כוחות הפועלים על אותם.

אבל חלקיקים קוונטיים חופשיים הם למעשה רק לוח תיאורטי ריק, המשמש לחישוב דברים מסוימים ללא משתנים אחרים להתעסק את התוצאות. מחקר חדש זה, מאוניברסיטאות בקרדיף, יורק ומינכן, זיהה זרימה אחורית בחלקיקים שיש להם כוחות הפועלים עליהם.

"אפקט backflow במכניקת הקוונטים כבר ידוע די הרבה זמן, אבל זה תמיד נדון לגבי " חינם "חלקיקים קוונטיים, כלומר, אין כוחות חיצוניים פועלים על החלקיקים, " אומרת דניאלה Cadamuro, אחד ממחברי המחקר. "כמו " חינם "חלקיקים קוונטיים הם מצב אידיאליזציה, אולי מציאותי, הראינו כי backflow עדיין מתרחשת כאשר כוחות חיצוניים נמצאים."

הצוות ביצע ניתוח תיאורטי של חלקיקים מכניים קוונטיים, ומצא כי אפקט backflow תמיד משחק תפקיד כלשהו בפיזיקה קוונטית, אם כי בקנה מידה קטן מאוד. זה עשוי להסביר מדוע זה לא נמדד עד עכשיו.

"הראינו כי backflow יכול תמיד להתרחש, גם אם כוח פועל על חלקיק קוונטי בזמן שהוא נוסע, ", אומר הנינג Bostelmann, ממחברי המחקר. "אפקט backflow הוא תוצאה של הדואליות של חלקיקי הגל והאופי ההסתברותי של מכניקת הקוונטים, והיא כבר מובנת היטב במקרה אידיאלי של תנועה ללא כוח."

זרימה אחורית יכולה להיגרם על ידי כוחות המשקפים חלקיקים, אך הקבוצה שלטה זאת על ידי מראה כי ההשפעה עדיין מתרחשת במדיום חופשי לחלוטין של השתקפות. החוקרים אומרים כי גילוי יכול לשמש כדי לחדד את החישובים בניסויים קוונטיים בעתיד.

"ממצאים חדשים אלה מאפשרים לנו לגלות את התצורה האופטימלית של חלקיק קוונטי המציג את כמות מקסימלית של backflow, אשר חשוב לאימות ניסיוני בעתיד, " אומר Cadamuro.

המחקר פורסם בכתב העת Physical Review A.

מקור: אוניברסיטת יורק

מתמטיקאים מצאו כי חלקיקים קוונטיים יכולים לנוע בכיוון ההפוך לכוח מוחל עליהם, בתהליך המכונה "backflow " (אשראי: chaoss / Depositphotos)