2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4  След.
 
 Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 14:19 


07/11/11
74
Здравствуйте. У меня следующий вопрос, в котором я совсем запутался. Как ведёт себя (изолированная) система, состоящая из радиоактивного атома и некоторого детектора, способного зарегистрировать распад атома, уловив вылетающую при этом частицу? Насколько я понимаю, рано или поздно детектор зарегистрирует распад. Но это означает коллапс волновой функции атома в состояние "атом распался". Запутаться с атомом детектор ведь всё равно не может, потому что является классическим измерительным прибором. Но если произошёл коллапс, то какова его причина? Детектор ведь не контактирует с атомом, а только "наблюдает" за ним со стороны. Как же он способен вызвать редукцию волновой функции атома? А если способен, то почему эта редукция происходит по истечении некоторого времени, а не сразу? Что, вообще, происходит в этой системе? Может ли "наблюдение" за атомом со стороны считаться полноценным измерением, влияющим на волновую функцию? На мой взгляд, это какое-то "странное" измерение, чуть ли не "телепатическое". Напрашивается дурацкая мысль, что коллапс нестабильного атома вообще происходит спонтанно, самопроизвольно. Помогите, пожалуйста, разобраться в вопросе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 15:25 
Заслуженный участник


21/08/10
2401
Nobody85 в сообщении #1433640 писал(а):
Но если произошёл коллапс, то какова его причина?



Этого не знает никто. Ни один человек на планете. Не исключено, что вопрос вообще бессмысленный и ответа не имеет. Примите как надежно установленный факт и все. Ничего более вразумительного все равно не найдете.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 15:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Nobody85 в сообщении #1433640 писал(а):
Но если произошёл коллапс, то какова его причина? Детектор ведь не контактирует с атомом

Он контактирует с вылетающей частицей. Он "коллапсирует" её в существующую.

Nobody85 в сообщении #1433640 писал(а):
почему эта редукция происходит по истечении некоторого времени, а не сразу?

Может и сразу. Волновая функция вылетающей частицы нарастает по времени. Сначала она 0, потом увеличивается, потом достигает нормировки почти 1 (а в пространстве расходится волнами). Квадрат модуля этой нормировки связан с вероятностью детектором обнаружить частицу, и поэтому эта вероятность тоже вначале 0, а потом растёт.

Nobody85 в сообщении #1433640 писал(а):
Напрашивается дурацкая мысль, что коллапс нестабильного атома вообще происходит спонтанно, самопроизвольно.

Вроде бы, так и говорят.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 15:52 


07/11/11
74
Munin
Спасибо, примерно так я себе всё и представлял... А может ли в этой ситуации проявить себя "квантовый эффект Зенона", и если да, то в каком случае?

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 16:03 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Может, но для этого надо придвинуть детектор вплотную к распадающемуся ядру. Обычные детекторы этого не позволяют. Но с другими распадающимися квантовыми системами (не радиоактивными ядрами) и другими детекторами - это получается в экспериментах.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 16:29 


07/11/11
74
Munin
Спасибо. Ещё у меня есть вопрос относительно квантовомеханического описания изолированного радиоактивного атома. Пусть этот атом некоторое время находится в состоянии суперпозиции распавшийся\нераспавшийся. Но ведь за данный промежуток времени атом потенциально мог распасться в любой момент времени, и распаду в каждый из этих моментов соответствует свой вектор состояния. Получается, квантовое состояние атома в конце данного промежутка времени должно описываться суммой не двух векторов состояния, а бесконечного их числа, то есть интегралом! Или я что-то не так понимаю?

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение06.01.2020, 17:52 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
А в квантовой системе с лишь двумя состояниями вы такого поведения как раз и не получите — «ядро», описываемое такой системой, будет «распадаться и обратно спадаться».

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 00:15 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Nobody85 в сообщении #1433671 писал(а):
Получается, квантовое состояние атома в конце данного промежутка времени должно описываться суммой не двух векторов состояния, а бесконечного их числа, то есть интегралом!

Квантовое состояние как раз будет суммой двух векторов состояния, а вот коэффициенты этой суммы - будут интегралом. И эти коэффициенты дают вероятности.

Это в простейшем описании атома двумя состояниями. Но такое описание неточно. Точнее будет описывать атом + вылетевшую из него частицу, в результате распада. А частица описывается волновой функцией. То есть, не одним вектором состояния, а множеством: чем раньше атом распался, тем дальше частица улетела. И тогда да, такая функция будет интегралом.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 07:41 


07/11/11
74
Спасибо, кажется, я лучше понимаю суть происходящего... Итого, получается, что в ходе обсуждения темы найден окончательный ответ на вопрос, что происходит в коробке с котом Шрёдингера? :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 10:33 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
В коробке с котом кот будет вместо детектора, увы — он классический, от него трудно это отнять, и значит он будет вызывать коллапс. Если бы вместо кота была достаточно охлаждённая молекула, было бы ещё возможно поставить такой опыт как следует: её состояние бы оказывалось запутанным с состоянием атома, как полагается.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 12:04 


07/11/11
74
arseniiv в сообщении #1433783 писал(а):
В коробке с котом кот будет вместо детектора, увы — он классический, от него трудно это отнять, и значит он будет вызывать коллапс. Если бы вместо кота была достаточно охлаждённая молекула, было бы ещё возможно поставить такой опыт как следует: её состояние бы оказывалось запутанным с состоянием атома, как полагается.

Детектор ведь тоже классический, правда? А значит, запутаться с атомом не может. По сути, описанный мной эксперимент - это всё тот же эксперимент с котом Шрёдингера, только без кота, потому что кот здесь лишний и введён Шрёдингером в эксперимент только для усиления психологического эффекта.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 12:49 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Nobody85 в сообщении #1433776 писал(а):
Итого, получается, что в ходе обсуждения темы найден окончательный ответ на вопрос, что происходит в коробке с котом Шрёдингера? :-)

Самое большее, будут высказаны некоторые мнения на эту тему.

Причём я бы хотел не пускаться в философии, а ограничиться теми квантовыми частями системы, которые понятно как описать, и как они себя ведут.

Тут есть некоторое педагогическое заметание под ковёр разрыва в логике, когда:
- с одной стороны, рассказывают про распад из возбуждённого состояния в основное, и вводят закон типа $N=N_0\,2^{-t/T}$;
- с другой стороны, рассказывают про двухуровневую систему и унитарную эволюцию, и получается, что единственный возможный закон имеет вид $p=p_0+p_1\cos(t/\tau)\quad[{}+p_2\sin(t/\tau)]$ - периодический.
Вот этот момент, мне кажется, надо дополнительно пояснять.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 16:13 


07/11/11
74
Цитата:
с другой стороны, рассказывают про двухуровневую систему и унитарную эволюцию, и получается, что единственный возможный закон имеет вид $p=p_0+p_1\cos(t/\tau)\quad[{}+p_2\sin(t/\tau)]$ - периодический.

Насколько я понял, ПОЛНОЕ описание подобной системы не является двухуровневым, да? Если, конечно, учесть вылетающие при этом частицы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 17:11 


27/08/16
9426
Nobody85 в сообщении #1433832 писал(а):
Насколько я понял, ПОЛНОЕ описание подобной системы не является двухуровневым, да? Если, конечно, учесть вылетающие при этом частицы.

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

 Профиль  
                  
 
 Re: Поведение радиоактивного атома
Сообщение07.01.2020, 19:03 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
+1.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 53 ]  На страницу 1, 2, 3, 4  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group