Квантовый импульс

Иногда мы сталкиваемся с проблемой классической механики, которая создает особые трудности для перевода в квантовый мир. Новая математическая модель дала некоторое представление об одном из них: импульсе. Модель использует другую классическую концепцию — время полета.

Квантовая механика — чрезвычайно успешный способ понимания физического мира в чрезвычайно малых масштабах. Через него можно использовать несколько правил для объяснения большинства экспериментально наблюдаемых явлений. Однако иногда мы сталкиваемся с проблемой классической механики, которая создает особые трудности для перевода в квантовый мир. Новое исследование, опубликованное в EPJ D, дало некоторое представление об одном из них: импульс. Авторы, физики-теоретики Фабио Ди Пумпо и Матиас Фрейбергер из Ульмского университета, Германия, представляют элегантную математическую модель квантового импульса, доступную через другую классическую концепцию: время пролета.

Многие люди будут вспоминать традиционное определение импульса из школьной физики как произведение массы объекта на скорость, с которой он движется. В квантовой теории объект представлен волновой функцией, и его положение нельзя определить, если волновая функция не «свернута» в одно состояние. Это сущность измерения в квантовой механике.

Классический импульс можно получить, просто измерив время, которое объект проходит между двумя стационарными детекторами («время полета»), найдя скорость и умножив ее на массу. Ди Пумпо и Фрейбергер разработали модель квантового эквивалента этого эксперимента, в которой роли времени и расстояния меняются местами: фиксированные моменты времени и вероятностные положения волновой функции в каждой точке и, таким образом, расстояние между ними, по оценкам.

Этот подход использует дополнительные квантовые системы, называемые указателями, которые связаны с пакетом движущейся волны с использованием метода, разработанного фон Нейманом, с измерениями, выполненными для указателей, а не для волны.