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¿Las pistas de la cámara de burbujas son inconsistentes con la mecánica cuántica?

Estoy leyendo el libro de Cómo Es la Teoría Cuántica de campos Posible? por Sunny Auyang, y plantea un punto interesante en el capítulo 4 (p. 23):

L. E. Ballentine argumentó que la proyección postulado conduce a resultados equivocados. Incluso cuando el sistema cuántico de alguna manera activa su entorno para producir un apreciable valor propio, su estado no colapso. Considere la posibilidad de la pista a la izquierda por una partícula cargada en una cámara de niebla. La partícula entrante es generalmente representado por un impulso de amplitud. Se encuentra la primera en la nube de la cámara de átomo y se disocia de ella, dejando a la pequeña gota que queremos observar. Este proceso es a veces interpretada como una medida de posición que se derrumba la partícula de la amplitud en una posición eigenstate. La interpretación es insostenible. Una posición eigenstate es una onda esférica que se extiende en todas las direcciones. Por lo tanto sería imposible que la partícula para ionizar posterior de los átomos para formar una pista que indica la dirección de la original de impulso, que es supuestamente destruido en la primera ionización.

En otras palabras, el postulado de proyección de QM es incompatible con la burbuja de la cámara de pistas. Hay un aceptó la resolución a esto?

Se me ocurren un par de ideas:

  1. El postulado de proyección está mal.
  2. Gotitas en la burbuja de las cámaras no se considerarán como medidas de posición.
  3. Las gotitas son medidas de posición, pero sólo localizar la posición de una región finita del espacio, y esto permite que algunos de los "momentum" en la parte de la función de onda para permanecer intacto al colapso.

Pero todos estos parecen tener problemas y el conflicto con otros principios de gestión de calidad. Por curiosidad, si no hay una resolución estándar, o si necesariamente se mete en la polémica reino de quantum interpretaciones.

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Santosh Bachkar Puntos 26

La burbuja-pista fenómeno no está en conflicto con la proyección de postular, siempre y cuando el uso de la proyección postulado de la forma adecuada. La aplicación de la proyección postular directamente a la posición de la partícula observable $\hat X$ (el definido por $\hat X\psi(x)=x\psi(x)$) no apropiado. Medidas reales limitados de resolución, y la aplicación de la proyección postular directamente a $\hat X$ equivale a asumir que la medición ha infinito resolución.

Naturalmente cuenta para la resolución finita de el real de la medición, se puede utilizar un modelo en el que las moléculas que componen la cámara de burbujas (y la atmósfera, etc) se incluyen como parte del sistema cuántico, junto con su interacción con la cuántica del campo electromagnético. En este modelo, la formación de burbujas, la reflexión de la luz por las burbujas, la disipación de calor, y así sucesivamente, son todos los describe como los fenómenos cuánticos a nivel microscópico. Hacer los cálculos de forma explícita sería demasiado difícil, pero basada en la experiencia, con menos desalentador modelos, sabemos lo que va a suceder: la posición de la partícula será prácticamente irreversible enredado con el resto de un sistema, incluso con la luz que se refleja de las burbujas. Entonces, en lugar de aplicar la proyección de postular a un observable ${\hat X}$ asociados directamente con la posición de la partícula, se puede aplicar a un observable ${\hat M}$ asociado con la luz reflejada, como un observable correspondiente a una matriz de dos dimensiones de fotones de los contadores, que tiene un conjunto discreto de subespacios propios.

Deje $|\psi\rangle$ denotar el estado después de la burbuja que se ha formado y dispersos algo de luz, pero antes de aplicar el postulado de proyección. Podemos escribir este estado como una suma de autoestados $|\psi_m\rangle$ de los observables ${\hat M}$: $$ |\psi\rangle=\sum_m|\psi_m\rangle, $$ Cuando se aplica a la observables ${\hat M}$, la proyección postulado dice que después de la formación de una burbuja y la reflexión de la luz, bien podría sustituir al estado de todo el sistema (la partícula, las burbujas, la luz, el aire), con uno de los autoestados $|\psi_m\rangle$. Como de costumbre, la frecuencia relativa de estos diferentes resultados posibles son dadas por la que Nació la regla de $$ \frac{\langle\psi_m|\psi_m\rangle}{\langle\psi|\psi\rangle}. $$ Gracias a la interferencia que se desarrolló entre la luz y la posición de la partícula en el estado original $|\psi\rangle$, cada uno de los autoestados $|\psi_m\rangle$ es un estado en el que la posición de la partícula se concentra en una pequeña región determinada por la resolución de la cámara de burbujas sistema, como se describe en Ryan Thorngren la respuesta. El punto importante es que la posición de la partícula se concentra sólo en una pequeña región, no en un punto. Este finito resolución viene naturalmente cuando ampliamos el modelo para incluir los procesos físicos que intervienen en la medición.

Para ver cómo esta resolución finita puede corregir el problema descrito en el OP, supongamos que la cámara de burbujas sistema resuelve la posición de la partícula a $\sim 1$ micrómetro. Esto significa que en cada uno de los autoestados $|\psi_m\rangle$, la posición de la partícula se concentra en $\sim 1$-micrómetro de ancho barrio de algunos punto de $\mathbf{x}_0$, con el impulso concentrado en un barrio de $\mathbf{p}_0$. Deje $\Delta x$ e $\Delta p$ denotar el ancho de estos barrios. Debemos tener $\Delta x\,\Delta p\gtrsim\hbar$, pero si $\Delta x\sim 1$ micrómetro, a continuación, $\Delta p$ todavía puede ser tan pequeño como $$ \Delta p\sim \frac{\manejadores}{\Delta x} \sim 10^{-28}\frac{\text{ kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}. $$ Que es lo suficientemente pequeño para permitir la formación de un largo burbuja de la pista.

La clave es que las medidas reales limitados de resolución, y nos puede dar cuenta de esto, naturalmente, mediante la aplicación de la proyección de postular a un observable que es más "aguas abajo" en la cascada de los efectos causados por el paso de una partícula a través de la cámara de burbujas, como un observable asociado con la luz reflejada de las burbujas.

Por cierto, esta es la forma de los llamados "débiles medidas" pueden ser tratados en la teoría cuántica utilizando sólo la costumbre de proyección postulado.

3voto

Hautdesert Puntos 703

Creo que la medición en la cámara de burbujas es más de cerca el modelo como un punto débil de la medición, que no colapse la función de onda en un eigenstate, pero que "aprieta" en la posición del espacio alrededor de un punto determinado. Usted puede leer más acerca de esto aquí.

El resultado es que, en cualquier pequeña ventana de tiempo entre eventos de dispersión, la función de onda se ve algo así como un paquete de ondas Gaussiano, con un pequeño $\Delta x$ sino también a los pequeños $\Delta p$. Estos paquetes de onda lineal trayectorias y si repetidamente (débilmente) medida de ellos a lo largo de su trayectoria (es decir. todos los de dispersión con una minúscula transferencia de impulso), entonces usted puede hacerlo sin perturbar su forma. De hecho, el grado de compresión ayuda a mitigar la dispersión de los paquetes, debido a la incertidumbre, similar a la de Zenón cuántico efecto, resultando en lo que parece ser un clásico de la trayectoria.

2voto

Fernando Briano Puntos 3704

Estoy respondiendo a la pregunta del título:

Son de la burbuja de la cámara de pistas incompatible con la mecánica cuántica?

He trabajado con la burbuja de la cámara de los datos para los años y nunca se ha encontrado con estas interpretaciones esotéricas.

Aquí está una cámara de burbujas de eventos y un pion en descomposición en un muón y un electrón:

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La principal interacción ocurre en el vértice en la parte superior. Que tiene la específica función de onda que el experimento es estudiar, es decir, la medición de la multiplicidad, y la búsqueda de la energía y el impulso mediante el impuesto campo magnético.

Cada punto es un grande de la otra función de onda de la solución "atom +pion" (el campo magnético es la cereza en el pastel que permite el impulso de medición, el uso de la partícula de la manifestación), la dispersión de una forma completamente diferente función de onda que la inicial. Tiene una probabilidad de conseguir un pion con un unmeasurably menor impulso + un electrón como un punto, recibiendo el impulso de equilibrio. Y así sucesivamente, con una infinidad de pequeñas dispersiones y un sinfín de nuevas wavefunctions. El pequeño rizo hasta en los muchos pista vértice es donde la probabilidad de obtener un electrón con un apreciable impulso ganado, y el electrón impulso podría ser medido.

En mi opinión, no hay ninguna paradoja, sino una mala interpretación de lo que una función de onda de la solución es: depende de las condiciones de frontera y las potencialidades que están cambiando continuamente con pequeñas interacciones a lo largo de la pista. Cada punto es una función de onda diferentes de manifestación para el pion.

La respuesta a la pregunta del título es : no hay ninguna incoherencia .

Como cualquier forma de mayor nivel de modelos matemáticos de la mecánica cuántica se basa en las soluciones de las ecuaciones básicas y los postulados que rigen ellos, mi opinión es que hay algo mal con esta "proyección" de los negocios, ya sea en la interpretación o en la definición.

Aquí es lo que yo encuentro para la proyección postulado:

El postulado de la mecánica cuántica que la observación de un sistema físico, se determina el valor de un observable, los resultados en la transición del estado cuántico del sistema a un particular eigenstate correspondiente al autovalor de la observada en la cantidad.

De la discusión anterior, llego a la conclusión de que la confusión viene por no darse cuenta de que hay una serie continua de interacciones en el camino de la pista, y continuamente nuevas wavefunctions/estados. Estas interacciones son de la misma forma matemática como la principal vértice de la interacción, pero se rige por diferentes potenciales en la dispersión( diferentes diagramas de Feynman) , en cada punto.

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