Co to jest chaos kwantowy?

Chaos kwantowy, nietechniczny termin, jest naukowym skrótem, który odnosi się do stosowania teorii chaosu do wyjaśnienia systemów kwantowych.Teoria chaosu może wyjaśniać nieprawidłowości występujące we wszystkich układach dynamicznych od makro do mikro poziomu.Te nieprawidłowości obejmują bobble w rewolucji satelitarnej wokół planety lub nieprzewidzianą pozycję elektronu na poziomie atomowym.Systemy kwantowe to systemy działające na poziomie molekularnym.Biorąc te definicje razem, chaos kwantowy próbuje uwzględnić nieprawidłowości w układach molekularnych.

Przez długi czas naukowcy nie byli pewni, czy istnieje chaos kwantowy.Atomy miały tendencję do wykazywania przewidywalnych wzorów energii fali.Obiekty na poziomie molekularnym nie wydawały się wyrażać ekstremalnej wrażliwości na warunki początkowe, tradycyjną definicję chaosu fizycznego.Nawet niektóre problemy, które pojawiły się, można wyjaśnić teorią perturbacji, która pozwala na niewielkie odchylenia w systemie, który wykazuje w dużej mierze regularne zachowanie, które można wyjaśnić za pomocą klasycznej fizyki.

Jak odkryli niektórzy fizycy XX wieku, nie wszystkie wydarzeniaWystępując na poziomie molekularnym można odpowiednio wyjaśnić lub przewidzieć klasyczne modele kwantowe.Zgodnie z tymi modelami, takie zdarzenia, jak ruch cząstek z jednego miejsca do drugiego, wymagałyby wykładniczo rosnącej ilości energii, której nie można wygenerować.Ponieważ zaobserwowano, że cząstki poruszają się bez wytwarzania tych poziomów energii, naukowcy musieli wymyślić inny sposób wyjaśnienia tego zjawiska.

Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy wyjaśnili, było badanie atomu Rydberga.Atomy Rydberga są wysoce energetyzowanymi atomami, które wykazują chaotyczne zachowania, które można wyjaśnić poprzez fizykę klasyczną.Badanie tych atomów wykazało, że systemy, w których zaangażowany jest chaos kwantowy, mają wysoce skorelowane poziomy energii.Poziomy energii cząstek nie są losowo rozmieszczone jak w klasycznych cząsteczkach.Wydarzenia jednego podsystemu są nierozerwalnie związane z wydarzeniami innego podsystemu.W rezultacie można wykorzystać widmo energii do przynajmniej częściowego wyjaśnienia zachowań tych cząstek.

Inną metodą było spojrzenie na sytuacje, w których fizyka klasyczna była w stanie wyjaśnić nieprawidłowości w dużych układach.Mechanika chwiejności na orbicie Księżyca wokół Ziemi z powodu grawitacyjnego pociągnięcia słońca zastosowano do stworzenia pomiaru statystycznego, który pomógł wyjaśnić i przewidzieć zachowania cząstek o niskiej energii.Podczas gdy klasyczne modele fizyki nie mogą odpowiednio wyjaśnić zachowań tych chaotycznych układów molekularnych, interesujące jest to, że kwant Chaos wykorzystuje te modele jako punkt uruchamiania, aby stworzyć nowe modele, aby lepiej zrozumieć te systemy.