Можно ли разделить и уловить волновую функцию электрона?

Новое исследование, проведенное физиками из университета Брауна, поместило странность квантовой механики в ореховую скорлупу или, если быть более точным, в пузырь гелия.

Эксперименты, проведенные во главе с профессором физики Хэмфри Марисом, предполагают, что квантовое состояние электрона — его волновая функция — может быть разрушено на части, и эти части могут быть пойманы в маленькие пузырьки жидкого гелия.

Ученые не имеют в виду, что электрон можно разломать на части. Электроны — это элементарные частицы, невидимые и неразрушаемые. Но то, что ученые предлагают, кажется еще более причудливым.

В квантовой механике у частиц нет определенного положения в пространстве. Вместо этого они существуют как волновая функция, распределение вероятности, включающее все возможные положения, где частица может быть найдена. Марис с коллегами предполагают, что части этого распределения можно разделить и оградить друг от друга.

«Мы ловим шанс нахождения электрона, а на его части», сказал Марис. „Это немного напоминает лотерею. Когда билеты проданы, каждый, кто купил билет, получает клочок бумажки. У всех обладателей билетов есть шанс, и можно представить, что шансы распределены между всеми этими людьми, то есть почти повсеместно. Однако приз только один — в данном случае один электрон — и то, кому он достанется, определится позже“.

Если интерпретация Марисом результатов своих экспериментов верна, она поднимает серьезные вопросы относительно измерительных процессов в квантовой механике. В традиционной формулировке квантовой механики если частица измерима, то волновая функция разрушается.

«Проведенные нами эксперименты показали, что простое взаимодействие электрона с несколько большей физической системой, такой как ванна жидкого гелия, не составляет измерение», сказал Марис. „Возникает вопрос: а что составляет?“

И тот факт, что волновая функция может быть разделена на два и более пузырька, сам по себе является странным. Если датчик находит электрон в одном пузырьке, то что случается с другим?

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Low Temperature Physics.