Квант и классическая физика: от микроскопического до макроскопического мираСвязь между микроскопическим миром квантовой физики и нашим повседневным опытом, который касается намного больших объектов, все еще остается озадачивающей.
Когда квантовая система измерена, она неизбежно нарушена, и некоторые ее квантовые имущества утрачены.Облако атомов, например, может быть подготовлено в таком далеко, что каждый атом одновременно расположен в двух различных местах, формируя прекрасное квантовое суперположение. Как только местоположение атомов измерено, однако, это суперположение разрушено. Все, что оставляют, является атомами, сидящими в некоторых четко определенных местах.
Они ведут себя, как классические объекты были бы.В этом случае переход от квантового поведения до классического поведения начат измерением – контакт с внешним миром. Но что происходит, если на квантовую систему не влияют с внешней стороны вообще? Классические свойства могут все еще появиться?
Беспорядок в квантовом мире«Мы изучаем облака, состоящие из нескольких тысяч атомов», объясняет Тим Лэнджен, ведущий автор исследования от исследовательской группы профессора Йорга Шмидмайера в Венском техническом университете. «Такое облако достаточно маленькое, чтобы эффективно изолировать его от остальной части мира, но это достаточно большое, чтобы учиться, как квантовые имущества утрачены».В эксперименте облака атома разделены на две половины. После определенного времени эти две половины сравниваются друг с другом.
Таким образом ученые могут измерить сумму кванта механическая связь между облаками. Первоначально, эта связь прекрасна; все атомы находятся в высоко заказанном квантовом состоянии. Но поскольку облако – большой объект, состоящий из тысяч частиц, этот заказ долгое время не остается.Потеря квантовых свойств без влияния снаружи
Поскольку атомы взаимодействуют друг с другом, беспорядок начинает распространяться с определенной скоростью. Атомы в уже беспорядочных регионах утрачивают свои квантовые имущества. Температура может быть назначена на них – так же, как в классическом газе. «Скорость, с которой распространения беспорядка зависит от количества атомов», говорит Тим Лэнджен.
Это определяет ясную границу между регионами, которые могут быть описаны классической температурой и регионами, где квантовые свойства остаются неизменными.После определенного времени беспорядок распространился по целому облаку.
Замечательное наблюдение состоит в том, что эта потеря квантовых свойств происходит только из-за квантовых эффектов в облаке атома без любого влияния от внешнего мира. «До сих пор такое поведение было только предугадано, но наши эксперименты демонстрируют, что природа действительно ведет себя как это», указывает Йорг Шмидмайер.Атомные Облака: Мир самостоятельно
В некотором смысле, атомное облако ведет себя как своя собственная миниатюрная вселенная. Это изолировано от окружающей среды, таким образом, ее поведение только определено ее внутренними свойствами. Начинаясь с полностью кванта, механическое государство, облако выглядит «классическим» через какое-то время, даже при том, что это развивается согласно законам квантовой физики.
Именно поэтому эксперимент не мог только помочь нам понять поведение больших облаков атома, это могло также помочь объяснить, почему мир, что мы испытываем каждый день взгляды, настолько классические, даже при том, что этим управляют квантовые законы.