Este experimento simples pode derrubar a interpretação padrão da mecânica quântica
Acabei de lê aqui mesmo no Facebook,.na comunidade da Scientific American Brasil (não é possível copiar o link). O seguinte texto que corroborar em demasia com minha teoria Pantica (do todo), onde específico que nossas supostas distinções entre física clássica e física Quântica são apenas aparentes, logo uma partícula não pode estar em dois lugares ao mesmo tempo, o gato está vivo e morto ao mesmo tempo, uma partícula se.tornar massa e onda ao 'mesmo temoo' etc. Todos esses dados estão no link abaixo, da Teoria X.
Este experimento simples pode derrubar a interpretação padrão da mecânica quântica
Medir o tempo que leva para partículas viajarem entre dois pontos pode oferecer o melhor teste até o momento para a mecânica bohmiana.
Interpretação padrão pode estar errada.
Interpretação padrão da mecânica quântica pode ser abalada por proposta de novo experimento. Crédito Tim Paulawitz Getty Images
Um experimento aparentemente simples que envolve realizar medições precisas do tempo que leva para uma partícula viajar entre um ponto A e um ponto B pode desencadear um grande avanço na física quântica. As descobertas podem direcionar a atenção para uma alternativa à interpretação padrão da mecânica quântica chamada mecânica bohmiana. Ela postula que existe um submundo de ondas indetectáveis que guiam partículas entre lugares.
Um novo estudo, feito por uma equipe da Universidade Luís Maximiliano de Munique (LMU, na sigla em inglês), na Alemanha, faz previsões precisas para um experimento deste tipo usando a mecânica bohmiana, uma teoria formulada pelo físico teórico David Bohm nos anos 1950 e melhorada por físicos teóricos dos dias de hoje. A interpretação padrão da mecânica quântica fracassa neste quesito, e físicos tiveram que recorrer a suposições e aproximações para calcular os tempos de trânsito de partículas
Se as pessoas sabem que uma teoria que elas amam tanto — a mecânica quântica padrão — não pode fazer previsões [precisas] em um caso tão simples, isso deveria fazê-las ponderar,” disse Serj Aristarhov, físico teórico e membro da equipe da LMU.
Já chegamos lá?
Não é nenhum segredo que o mundo quântico é estranho. Considere um arranjo experimental que atire elétrons em uma tela. Não é possível prever exatamente onde nenhum elétron vai chegar para formar, digamos, um ponto fluorescente. Mas podemos prever com precisão a distribuição especial, ou padrão, de pontos que se formam ao longo do tempo, conforme os elétrons chegam um por um. Alguns locais terão mais elétrons; outros terão menos. Mas essa peculiaridade esconde algo ainda mais estranho. Se todo o resto for igual, cada elétron vai alcançar o detector em um impulso ligeiramente diferente — seu “tempo de chegada”, como é chamado. Assim como as posições, os tempos de chegada terão uma distribuição: alguns serão mais comuns, e outros menos.
Mas a física quântica clássica não possui nenhum mecanismo para prever com precisão essa distribuição temporal. “A teoria quântica normal só está preocupada com ‘onde’; ela ignora o ‘quando,’” disse Siddhant Das, membro da equipe e físico teórico. “Essa é uma maneira de perceber que algo não está certo.”
Existe uma razão importante para essa insuficiência curiosa. Na interpretação padrão da mecânica quântica, uma propriedade física que pode ser mensurada é chamada de uma “observável.” A posição da partícula, por exemplo, é uma observável. Cada uma das observáveis está associada com um ente matemático correspondente, chamado de “operador”. Mas a interpretação padrão não tem um operador para observar o tempo. Em 1933, Wolfgang Pauli, um físico teórico austríaco, mostrou que a teoria quântica não poderia acomodar um operador de tempo, pelo menos não na maneira padrão de interpretá-la. “Portanto, nós podemos concluir que a introdução de um operador de tempo […] deve ser fundamentalmente abandonada,” escreveu ele.
Misturando clássico com quântico
Mas medir tempos de chegada de partículas e seus “tempos de voo” é um aspecto importante da física experimental. Por exemplo, essas medições são feitas com detectores no LHC (Large Hadron Collider) ou instrumentos chamados de espectrômetros de massa, que usam essas informações para calcular a massa e impulso de partículas, íons e moléculas.
Ainda que esses cálculos envolvam sistemas quânticos, físicos não podem usar mecânica quântica inadulterada até o fim. “Você não teria nenhuma maneira de encontrar uma previsão [não ambígua],” disse Das.
Ao invés disso, eles recorrem a suposições para chegar nas respostas. Por exemplo, em um método, experimentos assumem que uma vez que as partículas deixam a fonte, ela se comporta classicamente. Ou seja, segue as equações de Newton para o movimento.
Isso resulta em uma abordagem híbrida — parcialmente quântica e particularmente clássica. Começa com a perspectiva quântica, na qual cada partícula é representada por uma abstração matemática chamada de função de onda. Partículas preparadas de forma idêntica terão funções de onda idênticas quando são emitidas por sua fonte. Mas medir o impulso de cada partícula (ou sua posição) no instante que são liberadas resultará em valores diferentes cada vez. Ao considerá-los juntos, esses valores seguem uma distribuição que é precisamente prevista pela função de onda inicial. Ao começar com essa coleção de valores para partículas preparadas de forma idêntica, e assumir que a partícula segue uma trajetória clássica no momento que é emitida, o resultado é uma distribuição de tempos de chegada ao detector que depende do impulso inicial de distribuição.
interpretação padrão também é frequentemente usada para outro método da mecânica quântica para calcular os tempos de chegada. Conforme uma partícula vai em direção ao detector, sua função de onda evolui de acordo com a equação de Schrödinger, que descreve as mudanças que uma partícula sofre ao longo do tempo. Ao considerar a caso unidimensional de um detector que está a uma certa distância horizontal de uma fonte emissora. A equação de Schrödinger determina a função de onda da partícula e, dessa forma, a probabilidade de detectá-la em um determinado local, assumindo que só passa pelo local uma vez (claro, não há nenhuma forma clara de provar essa suposição na interpretação padrão). Usando essas suposições, físicos podem calcular a probabilidade que a partícula vai chegar no detector em um determinado momento (t) ou mais cedo.
“Da perspectiva da interpretação padrão da mecânica quântica, isso parece perfeitamente razoável,” disse Aristarhov. “E você espera ter uma boa resposta a partir disso.”
Porém, há um problema. Para passar da probabilidade do tempo de chegada de uma partícula é menor ou igual a t para a probabilidade que esse tempo é exatamente igual a t envolve calcular uma quantidade que físicos chamam de fluxo quântico, ou corrente de probabilidade quântica — uma medição de como a probabilidade de encontrar a partícula no local do detector muda com o tempo. Isso funcionou bem, exceto que, às vezes, o fluxo quântico pode ser negativo, mesmo que seja difícil encontrar funções de onda para os quais a quantidade se torna apreciavelmente negativa. Mas nada “proíbe essa quantidade de ser negativa,” afirma Aristarhov. “E isso é um desastre.” Um fluxo quântico negativo leva a probabilidade negativas, e probabilidades nunca podem ser menores que zero.
Usar a evolução de Schrödinger para calcular a distribuição de tempos de chegada só funciona quando o fluxo quântico é positivo — um caso que, no mundo real, só existe definitivamente quando o detector está consideravelmente distante da fonte, e a partícula está se movendo livremente, na ausência de potenciais. Quando pesquisadores medem esses tempos de chegada distantes, tanto abordagens híbridas como o fluxo quântico fazem previsões similares que se encaixam bem com evidências experimentais. Mas eles não fazem previsões claras para casos nos quais o detector está bem próximo da fonte.
Previsões bohmianas
Insatisfeito com esse status quo imperfeito, em 2018 Das e Aristarhov e seus colegas — junto com seu então conselheiro de pós-doutorado Detlef Dürr, especialista em mecânica bohmianas na LMU que faleceu mais cedo neste ano — começaram a trabalhar em previsões de tempos de chegada baseadas em Bohm. A sua teoria acredita que cada partícula é guiada por sua função de onda Diferente da interpretação padrão, na qual é considerado que uma partícula não possui posição ou impulso precisos antes de uma medição — e, dessa forma, nenhuma trajetória — partículas na mecânica bohmiana são reais e possuem trajetórias onduladas. Essas trajetórias podem ser descritas por equações precisas de movimento (ainda que essas sejam diferentes das equações de Newton para o movimento).
Entre as primeiras descobertas dos pesquisadores estava o fato de que medições distantes falhariam em distinguir entre previsões da mecânica bohmiana e aquelas feitas com métodos híbridos ou com o fluxo quântico. Isso acontece porque, ao longo de grandes distâncias, trajetórias bohmianas tornam-se linhas retas, então a aproximação semi-clássica híbrida se mantém. Além disso, para trajetórias retas de longas distâncias, o fluxo quântico é sempre positivo, então o seu valor é previsto com exatidão pela mecânica bohmiana. “Se você colocar um detector longe [o bastante], e você realizar uma análise bohmiana, verá que ela coincide com a abordagem híbrida e com a abordagem do fluxo quântico,” disse Aristarhov.
Portanto, a chave está em fazer medições de distâncias curtas, mas estas têm de ser consideradas como impossíveis. “O regime das medições de distâncias curtas é muito volátil. É muito sensível em relação à função de onda inicial que foi criada,” disse Das. Além disso, “se você se aproximar muito da região da preparação inicial, a partícula será detectada instantaneamente. Não é possível resolver [os tempos de chegada] e observar as diferenças entre essa uma ou outra previsão.”
Para evitar este problema, Das e Dürr propuseram um arranjo experimental que permitiria com que as partículas sejam detectadas distantes da fonte, mas ainda gerando resultados únicos que podem distinguir entre as previsões da mecânica bohmiana daqueles métodos mais comuns.
Dando um giro nisso
Conceptualmente, o arranjo proposto pela equipe é bastante simples. Imagine um guia de ondas — um caminho cilíndrico que confina o movimento da partícula (uma fibra óptica é um desses guias, mas para fótons de luz, por exemplo). Em uma das pontas desse guia de ondas prepare uma partícula — idealmente um elétron ou um partícula de matéria — em sua forma aterrada ou de menor energia, e prenda-a em um poço de potencial elétrico em forma de tigela. Esse poço é composto por duas barreiras adjacentes que coletivamente criam um formato de parábola. Se uma dessas barreiras está desligada, a partícula ainda será bloqueada pela outra, mas ela está livre para escapar do poço no guia de ondas.
Das realizou a meticulosa tarefa de ajustar os parâmetros do experimento, fazendo cálculos e simulações para determinar qual distribuição teórica de tempos de chegada no detector colocado distante da fonte ao longo do eixo do guia de ondas. Depois de alguns anos de trabalho, ele obteve resultados claros para dois tipos diferentes de funções de ondas iniciais. Elas eram, associadas com partículas como elétrons. Cada função de onda pode ser caracterizada por sua matriz de rotação, como é chamada. Imagine uma flecha, que pode estar apontando para qualquer direção, associada com a função de onda. A equipe analisou dois casos: em um deles a flecha apontava ao longo do eixo do guia de ondas. No outro, ela era perpendicular a este eixo.
A equipe mostrou que quando a matriz de rotação da função de onda está alinhada ao longo do eixo do guia de ondas, a distribuição de tempos de chegada previstos pelo fluxo quântico e pela mecânica bohmiana são idênticos. Mas ela difere significativamente da abordagem híbrida.
No entanto, quando a matriz de rotação é perpendicular, as diferenças se tornam mais nítidas. Com ajuda de Markus Nöth, colega da LMU, os pesquisadores mostraram que todas as trajetórias bohmianas irão atingir o detector antes ou no momento desse limite. “Isso foi bastante inesperado,” disse Das.
Novamente, as previsões bohmianas diferem significativamente das previsões da teoria semi-clássica híbrida, que não exibe nenhum limite preciso para os tempos de chegada. E, de forma crucial, neste cenário, o fluxo quântico é negativo, o que significa que calcular tempos de chegada usando a evolução de Schrödinger torna-se impossível. Os teóricos da interpretação padrão “colocam suas mãos para cima quando [o fluxo quântico] se torna negativo,” disse Das.
Mas a mecânica bohmiana continua a realizar preivisões. “Há uma clara distinção entre [ela] e todo o resto,” afirma Aristarhov.
Experimentalistas entram no embate
Charis Anastopoulos, físico quântico teórico da Universidade de Patras, na Grécia, e especialista em tempos de chegada — que não esteve envolvido com o trabalho — ficou ao mesmo tempo impressionado e circunspecto. “O arranjo que eles estão propondo parece plausível,” afirma ele. E porque cada abordagem para calcular a distribuição de tempos de chegada envolve uma forma diferente de pensar sobre a realidade quântica, um achado experimental claro poderia sacudir as fundações da mecânica quântica. “Isso vai legitimar algumas maneiras de se pensar. Então, dessa maneira, terá algum impacto,” disse Anastopoulos. “Se [corresponde com] a mecânica bohmiana, que é uma previsão bastante particular, isso teria um grande impacto, é claro.”
Pelo menos um experimentalista está se preparando para transformar a proposta da equipe em realidade. Antes da morte de Dürr, Ferdinand Schmidt-Kaler, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha, discutiu com ele sobre o teste de tempos de chegada. Schmidt-Kaler é especialista em um tipo de armadilha de íons na qual campos elétricos são usados para confinar um único íon de cálcio. Um leque de lasers é usado para esfriar o íon para seu estado quântico aterrado, no qual as incertezas sobre o impulso e posição do íon estão no seu mínimo.
A armadilha é uma região tridimensional em formato de tigela criada pela combinação de dois potenciais elétricos; o íon fica no fundo do seu potencial “harmônico”. Desligando um dos potenciais cria condições similares a o que é preciso para a proposta teórica: uma barreira em um lado e um potencial elétrico inclinado no outro lado. O íon desliza ao longo deste potencial inclinado, acelera e ganha velocidade. “Podemos ter um detector fora da armadilha e medir o tempo de chegada,” afirma Schmidt-Kaler. “É isso que o torna tão cativante.”
Por enquanto, seu grupo fez experimentos nos quais os pesquisadores ejetam o íon para fora da armadilha e o detectam no lado de fora. Eles mostraram que o tempo de voo depende da função de onda inicial da partícula. Os resultados foram publicados no New Journal of Physics, neste ano. Além disso, Schmidt-Kaler e seus colegas também realizaram testes ainda não publicados do íon saindo da armadilha e sendo refletido para dentro e recapturado por um “espelho elétrico” — um processo atingido pelo arranjo com 98% de eficiência, diz ele. “Nós estamos no caminho,” afirma Schmidt-Kaler. “Claro, não está ajustado para otimizar as medições da distribuição do tempo de chegada, mas poderia estar.”
Porém, isso é mais fácil dizer do que fazer. O detector fora da armadilha de íons será provavelmente um feixe de luz de lasers, e a equipe terá que medir a interação do íon com a luz com o feixe de luz com precisão nos nanosegundos. Os experimentalistas também terão de desativar metade do potencial harmônico com uma precisão de tempo similar — outro desafio. Estas e outras dificuldades estão ao redor do caminho tortuoso que deve ser transcorrido entre previsões teóricas e realizações experimentais.
Ainda assim, Schmidt-Kaler está animado com as perspectivas de usar medições do tempo de voo para testar as fundações da mecânica quântica. “Isto é atrativo por ser completamente diferente de [outros tipos] de testes. É realmente algo novo,” afirma ele. “Isso ainda atravessará muitas iterações. Veremos os primeiros resultados, eu espero, no próximo ano. Essa é minha expectativa clara.”
No meio tempo, Aristarhov e Das estão também procurando outros. “Esperamos que os experimentalistas ao redor do mundo notem nosso trabalho,” disse Aristarhov. “Vamos juntar forças para fazer os experimentos.”
Uma conclusão escrita por Dürr em um ainda não publicado artigo possui palavras finais que podem quase servir como um epitáfio. “Agora, deve estar claro que o capítulo sobre medições de tempo na mecânica quântica só pode ser escrito se dados genuínos de tempos de voo forem obtidos,” escreveu ele. Qual teoria os dados experimentais irão decidir estar correta — se é que vai escolher alguma? “É uma pergunta muito interessante,” adicionou Dürr.
Anil Ananthaswamy é o autor de The Edge of Physics, The Man Who Wasn’t There e mais, recentemente, Through Two Doors at Once: The Elegant Experiment That Captures the Enigma of Our Quantum Reality.
Publicado originalmente em 21/10/2021.
Trabalho 'completo' sobre Relatividade, Eisntein, gravidade , Newton, física quântica , Planck, buracos Negros, neurociência, e etc
https://edson-exs.blogspot.com/2021/08/teoria-x-de-edson-exs.html?m=1
Vamos para o simples.
Aponte o resultado de uma equação da mecânica quântica q vc diz estar errada.
Depois mostre o resultado das equações da sua teoria.
Os resultados tem de ser diferentes. Se o valor obtido por suas equações de fato preverem corretamente o resultado dos experimentos, parabéns vc é melhor q todos os físicos do mundo.
É simples, vamos lá!!!
Melhor ainda, demonstre como efetuou os cálculos. Assim não haverá dúvida sobre suas afirmações.
Alessandro Oliveira
Em nenhum momento disse que as equações estavam 'erradas', apenas que os efeitos analisados , a base teórica analítica deles estão equivocadas. Ciensoficamente disse que 'um átomo boa pode estará em dois lugares ao mesmo tempo', daí explico o 'porque' disso. Ou que uma massa não pode tornar-me uma onda, a onda é um fenómeno da matéria, como como no macro temos as ondas.maririmas. agora vou especificar oq ué estou afirmando, creio que o texto é de fácil análise, corresponde apenas.uma questão de perpersctiva, por isso, não há a incerteza no evento, que ele se encontra no 'mesmo' nível da física clássica, assim, unifico de vez, física clássica, e física Quântica. Agora, vamos ao exemplo:
O carro, o fóton e a Fisica Quântica.
Quando você sai de casa vê um carro estacionado na rua, uma partícula de luz bate em sua lataria, alcança seus olhos e você enxerga o carro.
Quando enviamos uma partícula de luz, de encontro a um elétron, produz nele uma alteração incontrolável, injeta energia nele, e o manda para longe de.inde estava.
O carro, o fóton e a Física Pantica
Quando o carro é atingido, dependendo da conformação da sua massa-energia, o fóton também pode lhe transferir energia, e dependo do fenômeno , da intensidade, adicionar ou perder energia. Ou peca de energia da partícula conforme sua massa-energia em sua quantidade de movimento e de energia.
Se deixasse o carro do tamanho de um elétron, e o fóton no tamanho do carro, o impacto do fóton no carro seria devastador.
Ou se deixasse o carro do tamanho de.um életron, e lançasse um foton nele, o efeito seria devastador para o carro.
Edson Exs , cara na boa. Nem vou perder tempo discutindo o exemplo do carro. Vc realmente lê o que escreve? No seu afã de querer negar a física e dizer q esta errada vc trilha um caminho q beira a infantilidade. Vc começa a acusar a física e de erros e equívocos q não existem, isto é, “coloca na boca da física” seus devaneios.
Vc deveria ser mais honesto com vc mesmo e com a física, pelo menos deveria estudar para aprender e parar de devanear e inventar bobagens.
O problema q vc tropeça no óbvio tantas vezes q suas afirmações mais parecem um peça de teatro.
Nunca vi e vc nunca mostrou uma única equação das suas teorias, não tem absolutamente nenhuma prova do que diz, só um grande blá-blá-blá acusatório disfarçado. Essa sua tentativa filosófica de questionar a física é tão rasa q não passa nem no primeiro nível básico de questionamento.
Stephen Hawking, tira ele da.lista.
Sim, todos eles.como homens abertos ao conhecimento certamente respeitariam meu trabalho, e ainda seria por eles convidado a participar desse grupo. Porque eles abraçam o que o ignorante renega.
Não sou o 'maior', o conhecimento é assim mesmo, uma.ideia vai seguindo a outra até formar um compendio.
Esses genios por ti citados apenas trabalham com a ciência estavam a anos luz da filosofia, meu trabalho é muito.mais amplo do que os deles,.alem de.incluir ainda.os deles.
Por exemplo, tenho uma trabalho mostrando a limitação do Mundo das Ideias de Platão. Daí demonstro como a base da Relatividade é Platônica, assim, também como os princípios da física Quântica.
Edson Exs , me diz uma coisa, qual o motivo de ficar postando suas ideias num grupo de Facebook onde os incautos podem ser facilmente enganados?
Pq não leva seus textos para uma plataforma séria de publicação científica, lá eles serão analisados por físicos sérios e se realmente tiver algo a acrescentar vc será convidado para estar do lado deles.
Mas imagino q vc não vai fazer isso, pois sabe q tudo não passa de uma grande falácia.
Alessandro Oliveira nunca fale do que você não sabe. Estou no lugar certo, você se colocou como elemento que pode resolver isso, mas no final não demonstra a qualidade necessária para isso. E parte para questões pessoais, que para mim são irrelevantes.
Pelo o contrário, estou aqui para acabar com as falácias aqui apresentadas para os incautos, outra você esta errado aqui tem muitos elementos de formação , quais já debati com vários deles doutorados em física, em filosofia da ciência. Três semanas atrás debati com o doutorado em física Fernando h Fossa.
Os exemplos supracitados são altamente didáticos, qualquer.pessoa que tenha apenas o primeiro grau pode entende-los. Eles visam preencher um vazio que há nas teorias bases questionadas.
Alessandro Oliveira mais um exemplo, sobre a terceira lei de Newton,.apenas a levei para outro nível. Para aquilo que não vemos no fenomeno 'nu e cru', disse que quando uma.bola de aço de 33 kilos choca-se com uma bola de aço de 17 kilos, mais força cinética é transmitida da primeira para a segunda. Ou seja, mais energia transpassa da primeira para a segunda, nisso também há desprendimento de partículas entre as mesmas, onde seus corpos perdem consequentemente massa-energia dos seus corpos.
Terceira Lei de Newton (Princípio da Ação e Reação) diz que para toda força de ação existe uma força de reação que possui o mesmo módulo e direção, porém em sentido contrário. ... Ou seja, as forças de ação e reação apresentam a mesma intensidade e a mesma direção, porém o sentido é contrário.
Aqui entro, e demonstro que em outro plano, isso não ocorre especificamente, como citei acima.
Edson Exs , fico imaginando o debate:
Edson começa.
- a ciensofia diz q blá-blá-blá.
O físico horrorizado do outro lado.
- mas isso não tem nada a ver.
Edson todo empolgado.
- vc não tem capacidade de entender minha ciência superior.
O fisico com lágrimas nos olhos.
- ok.
O físico vai embora e de vez enquanto da uma olhada para trás.
😂
Alessandro Oliveira tenho tanto vergonha desse debate que ele esta 'printado', e os textos postados no meu blog.
Se.ha uma vergonha ali, não é minha.
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