Matematici na univerzitách v Yorku, Mníchove a Cardiffe identifikovali jedinečnú vlastnosť kvantovo mechanických častíc - môžu sa pohybovať opačným smerom k smeru, v ktorom sú tlačené.
V každodennom živote sa objekty pohybujú rovnakým smerom ako ich hybnosť - vozidlo pohybujúce sa vpred smeruje dopredu a určite nie späť.
To však prestáva byť pravda na mikroskopických škálach - kvantové častice môžu čiastočne ísť späť a pohybovať sa v smere opačnom k ich hybnosti. Táto jedinečná vlastnosť je známa ako "spätný tok".
Nový objav
Toto je prvýkrát, čo sa tento jav našiel pri časticiach, na ktorej pôsobia vonkajšie sily. Predtým vedci vedeli o tomto pohybe len pri "voľných" kvantových časticiach, na ktoré nepôsobila žiadna silu.
Pomocou kombinácie analytických a numerických metód vedci získali presné odhady sily tohto javu. Výsledky ukazujú, že spätný tok je vždy tam, aj keď je to dosť malý efekt, čo vysvetľuje, prečo ešte nebol pozorovaný-zmeraný.
Tento objav pripravuje cestu pre ďalší výskum v oblasti kvantovej mechaniky a mohol by byť aplikovaný v budúcich experimentoch v kvantových technologických oblastiach, ako je počítačové šifrovanie.
Jedinečná pre kvantové častice
Dr Henning Bostelmann, výskumný pracovník na Oddelení matematiky na univerzite v Yorku, povedal: "Táto nová teoretická analýza kvantovo mechanických častíc ukazuje, že efekt spätného toku je v kvantovej fyzike všadeprítomný."
"Ukázali sme, že spätný tok sa môže vždy vyskytnúť, aj v prípade keď na pohybujúcu sa časticu pôsobí sila. Efekt spätného toku je výsledkom vlnovo časticovej duality v a pravdepodobnostnej povahy kvantovej mechaniky a je dobre známy v idealizovanom prípade pohybu bez pôsobenia vonkajšej sily."
Dr Gandalf Lechner, výskumný pracovník na Matematickej fakulte Univerzity v Cardiffe, povedal: "Sily môžu samozrejme spôsobiť spätný pohyb častice, to znamená odrážanie, a to prirodzene vedie k zvýšenému spätnému toku. Môžeme však dokázať, že dokonca aj v prostredí bez odrazov, dochádza k spätnému toku. V prítomnosti výskytu odrazu sme na druhej strane zistili, že spätný tok zostáva malým efektom a odhadli sme jeho veľkosť."
Vonkajšie sily
Dr Daniela Cadamuro, výskumník na Technickej univerzite v Mníchove, uviedol: "Efekt spätného toku je v kvantovej mechanike už dlho známy, ale vždy sa diskutovalo o "voľných" kvantových časticiach, tj. takých na ktoré nepôsobia žiadne vonkajšie sily."
"Keďže "voľné" kvantové častice sú idealizovanou, možno nerealistickou situáciou, ukázali sme, že spätný tok sa stále vyskytuje, aj keď sú prítomné vonkajšie sily. To znamená, že vonkajšie sily nezničia efekt spätného toku, čo je vzrušujúci nový objav."
"Tieto nové zistenia nám umožňujú zistiť optimálnu konfiguráciu kvantovej častice, ktorá vykazuje maximálne množstvo spätného toku, čo je dôležité pre budúce experimentálne overenie."
Článok o výskume: Henning Bostelmann (University of York), Daniela Cadamuro (TU Munich) and Gandalf Lechner (Cardiff University), Quantum backflow and scattering, Physical Review A
Zdroj: www.york.ac.uk
noa?
ivan6