Hva er kvantekaos?

Quantum Chaos, et ikke-teknisk begrep, er vitenskapelig korthet som refererer til bruken av kaosteori for å forklare kvantesystemer.Kaosteori kan forklare uregelmessighetene som oppstår i alle dynamiske systemer fra makroen til mikronivå.Disse uregelmessighetene inkluderer en boble i en satellites revolusjon rundt en planet eller den uforutsatte posisjonen til et elektron på atomnivået.Kvantesystemer er de systemene som fungerer på molekylært nivå.Ved å ta disse definisjonene sammen, prøver Quantum Chaos å redegjøre for uregelmessigheter i molekylære systemer.

I lang tid var forskere usikre på om kvantakaos eksisterte.Atomer hadde en tendens til å utvise forutsigbare bølgemønstre av energi.Objekter på molekylært nivå så ikke ut til å uttrykke ekstrem følsomhet for innledende forhold, den tradisjonelle definisjonen av fysisk kaos.Selv noen problemer som dukket opp, kunne forklares gjennom forstyrrelsesteori, noe som muliggjør mindre avvik i et system som i stor grad viser regelmessig oppførsel som kan forklares gjennom klassisk fysikk.

Som noen fysikere på 1900 -tallet oppdaget, ikke alle hendelserÅ oppstå på molekylærnivå kan forklares tilstrekkelig eller forutsagt gjennom klassiske kvantemodeller.I følge disse modellene vil hendelser som partikkelbevegelse fra det ene stedet til det neste over, kreve eksponentielt voksende mengder energi som ville være umulig å generere.Fordi partikler har blitt observert å bevege seg uten å produsere disse energinivåene, måtte forskere imidlertid komme med en annen måte å forklare fenomenet.

En måte forskere forklarte var gjennom studier av Rydberg -atomet.Rydberg -atomer er sterkt energiske atomer som viser kaotisk atferd som kan forklares gjennom klassisk fysikk.Studie av disse atomene har vist at systemer der kvantekaos er involvert har sterkt korrelerte energinivået.Energinivåene til partiklene er ikke tilfeldig fordelt som i klassiske molekyler.Hendelsene i ett delsystem er uløselig relatert til hendelsene i et annet delsystem.Som et resultat kan et energispekter brukes til i det minste delvis å forklare atferden til disse partiklene.

En annen metode var å se på situasjoner der klassisk fysikk var i stand til å forklare uregelmessigheter i store systemer.Mekanikken bak vinglingen i månens bane rundt jorden på grunn av svingens gravitasjonstrekk ble brukt til å skape en statistisk måling som bidro til å forklare og forutsi atferden til lavenergipartikler.Selv om klassiske modeller i fysikk ikke kan forklare atferden til disse kaotiske molekylære systemene tilstrekkelig, er det interessant at Quantum Chaos bruker disse modellene som et lanseringspunkt for å lage nye modeller for å forstå disse systemene ytterligere.