Skip to main content

Hvad er kvantekaos?

Quantum Chaos, et ikke-teknisk udtryk, er videnskabelig kortfattet, der henviser til brugen af kaosteori for at forklare kvantesystemer.Chaos -teori kan forklare de uregelmæssigheder, der forekommer i alle dynamiske systemer fra makro til mikroniveau.Disse uregelmæssigheder inkluderer en bobble i en satellits revolution omkring en planet eller den uforudsigede position af et elektron på atomniveau.Kvantesystemer er de systemer, der fungerer på molekylært niveau.Når man tager disse definitioner sammen, forsøger Quantum Chaos at redegøre for uregelmæssigheder i molekylære systemer.

I lang tid var forskere usikre på, om der eksisterede kvantekaos.Atomer havde en tendens til at udvise forudsigelige bølgende energimønstre.Objekter på molekylært niveau syntes ikke at udtrykke ekstrem følsomhed over for de oprindelige forhold, den traditionelle definition af fysisk kaos.Selv nogle problemer, der opstod, kunne forklares gennem perturbationsteori, som giver mulighed for mindre afvigelser i et system, der stort set udviser regelmæssig adfærd, der kan forklares gennem klassisk fysik.

Som nogle fysikere i det 20. århundrede opdagede dog ikke alle begivenhederDet forekommer på molekylært niveau kunne forklares eller forudsages gennem klassiske kvantemodeller.I henhold til disse modeller ville begivenheder som partikelbevægelse fra det ene sted til det næste kræve eksponentielt voksende mængder energi, som det ville være umuligt at generere.Fordi partikler er blevet observeret at bevæge sig uden at producere disse energiniveau, var forskere dog nødt til at komme med en anden måde for at forklare fænomenet.

En måde, som forskere forklarede, var gennem undersøgelse af Rydberg -atomet.Rydberg -atomer er stærkt energiske atomer, der udviser kaotisk opførsel, der kan forklares gennem klassisk fysik.Undersøgelse af disse atomer har vist, at systemer, hvor kvantekaos er involveret, har meget korrelerede energiniveau.Partiklernes energiniveau distribueres ikke tilfældigt som i klassiske molekyler.Begivenhederne i et delsystem er uløseligt relateret til begivenhederne i et andet delsystem.Som et resultat kan et energispektrum bruges til i det mindste delvist at forklare opførslen af disse partikler.

En anden metode var at se på situationer, hvor klassisk fysik var i stand til at forklare uregelmæssigheder i store systemer.Mekanikken bag vuggen i månens bane rundt om jorden på grund af solens gravitationsluk blev brugt til at skabe en statistisk måling, der hjalp med at forklare og forudsige adfærd ved lavenergipartikler.Mens klassiske modeller i fysik ikke kan forklare tilstrækkeligt adfærd af disse kaotiske molekylære systemer, er det interessant, at Quantum Chaos bruger disse modeller som et lanceringspunkt for at skabe nye modeller for yderligere at forstå disse systemer.