Поведение радиоактивного атома

[Nobody85]

realeugene в сообщении #1433841 писал(а):

Да, но рождающиеся при переходе и улетающие в бесконечность частицы требуют методов квантовой теории поля.

Да, действительно, я об этом не подумал. Кажется, это называется формализмом вторичного квантования. И всё-таки, если рассуждать упрощённо, то для меня ситуация с атомом и детектором выглядит следующим (очень странным) образом: в первые же мгновения наблюдения за атомом у него появляется компонента, соответствующая его распаду, и волновая функция, описывающая вылетевшую в первые мгновения частицу. Когда эта волновая функция взаимодействует с детектором, то возможны две ситуации: первая - это её коллапс в "реальную" частицу и регистрация распада детектором, вторая - коллапс в нераспавшееся состояние, после чего эволюция состояния атома начинается сначала. То есть происходят "пульсации" волновой функции атома до тех пор, пока не произойдёт коллапс в состояние "атом распался", после чего детектор зарегистрирует распад. Бред какой-то...

[arseniiv]

Тут не совсем правильная картина, потому что детектор-то детектирует как раз вылетающую частицу, а делает он это тем «надёжнее», чем с большей амплитудой она уже вылетела. Потому он будет значительно реже откладывать распад, чем констатировать его.

[Munin]

Nobody85 в сообщении #1433874 писал(а):

То есть происходят "пульсации" волновой функции атома

Да какие пульсации.

[realeugene]

arseniiv в сообщении #1433880 писал(а):

Тут не совсем правильная картина, потому что детектор-то детектирует как раз вылетающую частицу, а делает он это тем «надёжнее», чем с большей амплитудой она уже вылетела. Потому он будет значительно реже откладывать распад, чем констатировать его.

А если классический детектор будет гарантированно ловить вылетевшую частицу, то не заморозит ли это атом в возбуждённом состоянии? Если я ничего не путаю, это будет квантовый эффект Зенона в чистом виде.

[arseniiv]

Если частица поймана, то атом как раз упокоился. Вот если детектор умудрится никогда не ловить частицу… то какой же это детектор, кстати говоря? К тому же (в реальных условиях, не в идеальной задаче) кто-нибудь другой рано или поздно поймает.

[realeugene]

arseniiv в сообщении #1434192 писал(а):

Вот если детектор умудрится никогда не ловить частицу… то какой же это детектор, кстати говоря?

Да самый обычный фотоумножитель малой площади, ловящий вылетевшую при распаде одного атома частицу только с небольшой веротностью. Но если мы окружили атом сплошным детектором и точно знаем, что атом ещё не распался, нет ли тут предусловия для квантового эффекта Зенона? Там же что-то такое, что плотность вероятности утекает линейно, а вероятность, соответственно - квадратично, и если сразу же состояние атома схлопывать, то вероятность его нераспада останется в единице сколь угодно долго. Но я не уверен, что правильно помню и/или понимаю.

[arseniiv]

Я наверно другой детектор представлял, тут смешались разные постановки. В «шрёдингеровском» он ловит частицу, испускаемую радиоактивным ядром (после чего принимается, что дальше хоть потоп, и когда убирают кота, видимо стоит считать, что ядро-потомок стабильно). Такой детектор не может измерить, что ядро ещё радиоактивно, потому и удерживать его от испускания частицы. А у вас детектор, видимо, такой, который измеряет состояние системы когда нам угодно — ну тут эффект Зенона во все поля, если аккуратно поставить эксперимент, что Munin уже упоминал, и правда уже ставили. (Если в качестве такой системы взять возбуждённый/невозбуждённый атом, я что-то плохо представляю, как устроить подходящее измерение, чтобы ненароком не возбуждать невозбуждённый, ну это уже вопрос экспериментальной техники, про которые я практически ничего не знаю.)

[realeugene]

arseniiv в сообщении #1434355 писал(а):

А у вас детектор, видимо, такой, который измеряет состояние системы когда нам угодно

У меня детектор такой, который ловит испущенную частицу гарантированно. А дальше хоть потоп. А если он частицу не поймал - значит, атом ещё не перешел в основное состояние. С самим атомом детектор ничего не делает. Но атом готовится в возбуждённом состоянии. И пока мы не поймали частицу, мы уверены, что атом находится в возбуждённом состоянии.

Возбуждённый атом или нестабильное ядро - да какая разница?

[arseniiv]

realeugene в сообщении #1434357 писал(а):

У меня детектор такой, который ловит испущенную частицу гарантированно.

По-моему это невозможно. То есть как только амплитуда $\langle\text{атом возбуждён, частиц нет}|\text{система}\rangle = a$ становится чуть-чуть меньше единичной, мы сразу проецируем на дополнение к $\langle\text{атом возбуждён, частиц нет}|$ с единичной вероятностью — это совершенно против правила Борна, ведь должна быть вероятность $1-|a|^2$ лишь чуть больше нуля. Так что наверно я неправильно понимаю, что значит «гарантированно».

[realeugene]

arseniiv в сообщении #1434371 писал(а):

Так что наверно я неправильно понимаю, что значит «гарантированно».

"Гарантированно" означает, что если состояние возбуждения распадётся, то детектор рано или поздно поймает ровно одну испущенную частицу, и последующее измерение состояния атома покажет, что атом находится в основном состоянии. А если детектор ещё не поймал частицу, то измерение, проведённое непосредственно над атомом, покажет, что атом всё ещё находится в возбуждённом состоянии. Тут, разумеется, приходится пренебрегать шумами и космическими частицами, но принципам квантовой механики такое пренебрежение не противоречит, насколько я понимаю.

[arseniiv]

realeugene в сообщении #1434376 писал(а):

"Гарантированно" означает, что если состояние возбуждения распадётся, то детектор рано или поздно поймает ровно одну испущенную частицу, и последующее измерение состояния атома покажет, что атом находится в основном состоянии.

А, это хорошо!

realeugene в сообщении #1434376 писал(а):

А если детектор ещё не поймал частицу, то измерение, проведённое непосредственно над атомом, покажет, что атом всё ещё находится в возбуждённом состоянии.

А это по-моему нереализуемо.

Да, я тоже только за считать, что никаких других частиц извне не прилетает, что всё засунули в настоящий вакуум и пр., но этого мало.

[Emergency]

realeugene в сообщении #1434357 писал(а):

Но атом готовится в возбуждённом состоянии.

Может быть я неправ, но мне казалось, что обнаружить, что атом возбужден, можно лишь постфактум, то есть после излучения им частицы.

[realeugene]

arseniiv в сообщении #1434378 писал(а):

А это по-моему нереализуемо.

Ну почему же нет? Например, если это ядро распадается, и время распада велико, то можно измерить массу ядра масс-спектрометром. А если это возбуждённое состояние электронной оболочки, то можно попытаться перебросить электрон из возбуждённого состояния на соседний уровень, осветив атом фотоном разностной частоты. Чтобы из основного состояния переход был невозможен.

[upgrade]

realeugene в сообщении #1434105 писал(а):

А если классический детектор будет гарантированно ловить вылетевшую частицу

То если поставить два детектора, каждый из которых будет гарантировано ловить, то один из них гарантировано не поймает.

[Emergency]

realeugene в сообщении #1434381 писал(а):

А если это возбуждённое состояние электронной оболочки, то можно попытаться перебросить электрон из возбуждённого состояния на соседний уровень, осветив атом фотоном разностной частоты. Чтобы из основного состояния переход был невозможен.

Меняем излучение на поглощение? Но ведь это все равно изменение состояния. И все равно вероятностное.