Vad är Quantum Chaos?

Quantum Chaos, en icke-teknisk term, är vetenskaplig korthet som hänvisar till användningen av kaosteori för att förklara kvantsystem.Kaos teori kan förklara oegentligheter som förekommer i alla dynamiska system från makro till mikronivå.Dessa oegentligheter inkluderar en bobble i en satellitrevolution kring en planet eller den oförutsedda positionen för en elektron på atomnivån.Kvantsystem är de system som fungerar på molekylnivå.Genom att ta dessa definitioner försöker Quantum Chaos redogöra för oegentligheter i molekylsystem.

Under lång tid var forskare osäkra på om kvantekaos fanns.Atomer tenderade att uppvisa förutsägbara vågliknande energimönster.Objekt på molekylnivå verkade inte uttrycka extrem känslighet för initiala förhållanden, den traditionella definitionen av fysiskt kaos.Till och med vissa problem som uppstod kunde förklaras genom störningsteori, vilket möjliggör mindre avvikelser i ett system som till stor del uppvisar regelbundet beteende som kan förklaras genom klassisk fysik.

Som vissa fysiker från 1900 -talet upptäckte emellertid inte alla händelsersom inträffar på molekylnivå kan förklaras tillräckligt eller förutsägas genom klassiska kvantmodeller.Enligt dessa modeller skulle händelser som partikelrörelse från en plats till nästa över, kräva exponentiellt växande mängder energi som skulle vara omöjliga att generera.Eftersom partiklar har observerats röra sig utan att producera dessa energinivåer, var dock forskare tvungna att komma med ett annat sätt för att förklara fenomenet.

Envägs forskare förklarade var genom studie av Rydberg Atom.Rydberg -atomer är mycket energiska atomer som uppvisar kaotiska beteenden som kan förklaras genom klassisk fysik.Studie av dessa atomer har visat att system där kvantkaos är involverat har mycket korrelerade energinivåer.Partiklarnas energinivåer är inte slumpmässigt fördelade som i klassiska molekyler.Händelserna i ett delsystem är otydligt relaterade till händelserna i ett annat delsystem.Som ett resultat kan ett energispektrum användas för att åtminstone delvis förklara beteenden hos dessa partiklar.

En annan metod var att titta på situationer där klassisk fysik kunde förklara oegentligheter i stora system.Mekaniken bakom vingeln i månens bana runt jorden på grund av solens gravitationella drag användes för att skapa en statistisk mätning som hjälpte till att förklara och förutsäga beteenden hos partiklar med låg energi.Även om klassiska modeller i fysik inte kan på ett adekvat sätt förklara beteendet i dessa kaotiska molekylsystem, är det intressant att kvantföretaget använder dessa modeller som en lanseringspunkt för att skapa nya modeller för att ytterligare förstå dessa system.