Квантовая механика описывает необычные свойства субатомных частиц, такие как их способность существовать в суперпозиции нескольких состояний, как это популяризировано аналогией с котом Шрёдингера, и их способность проникать через барьеры — явление, известное как квантовое туннелирование.
В журнале Nature группа исследователей сообщила о тестировании уникального аспекта бомовской механики — альтернативной интерпретации квантовой теории. Эта интерпретация классической квантовой теории предсказывает, что квантовая частица при туннелировании остаётся «в покое» внутри бесконечно длинного барьера. Время, которое она проводит внутри барьера, называемое временем пребывания, должно быть бесконечным.
Копенгагенская интерпретация
В классической «копенгагенской» интерпретации квантовой физики фотоны и другие субатомные частицы существуют как волны вероятностей без определённого местоположения до тех пор, пока их не наблюдают. В этот момент волновая функция частицы коллапсирует в дискретную частицу с определённым местоположением, как это продемонстрировано знаменитым двухщелевым экспериментом.
Альтернативная бомовская интерпретация
Альтернативная бомовская интерпретация утверждает, что частицы остаются точечными объектами. В этой модели положение частиц определяется некоторыми неизмеряемыми «скрытыми» переменными, а их траектории управляются пилотной волной, что создаёт видимость корпускулярно-волнового дуализма.
Обе интерпретации делают многие из одних и тех же предсказаний, но они сильно различаются в описании фундаментальной природы частиц.
Эксперимент для проверки бомовской механики
Чтобы проверить уникальное предсказание бомовской механики о том, что фотоны могут фактически оставаться замороженными во времени при туннелировании через барьер бесконечной длины, исследователи разработали эксперимент, который для фотона имитировал бы бесконечно длинный барьер.
Установка была сконструирована путём соединения пары специально разработанных зеркал. Нижнее зеркало было покрыто наноразмерной рампой и парой параллельных волноводов. Направляя на рампу лазер, исследователи могли создавать фотоны и контролировать их импульс.
Когда фотоны двигались по волноводу и туннелировали в барьер, они также туннелировали во вторичный волновод, перескакивая между ними с постоянной скоростью, что позволило исследовательской группе рассчитать их скорость.
Комбинируя этот элемент времени с измерениями скорости распада фотонов внутри барьера, исследователи смогли рассчитать время пребывания, которое оказалось конечным.
Исследователи пишут: «Наши результаты вносят вклад в продолжающуюся дискуссию о времени туннелирования и могут рассматриваться как проверка бомовских траекторий в квантовой механике. Что касается последней, мы обнаружили, что измеренная зависимость энергии от скорости не соответствует динамике частиц, постулируемой уравнением управления в бомовской механике».
Этот результат ставит под сомнение, но не исключает предсказание Бома. Поскольку эксперимент исследователей был аналоговым и основывался на различных предположениях, его результаты не являются окончательными и могут быть оспорены.
© 2025 Science X Network
Больше из раздела [Оптика](https://www.physicsforums.com/forums/optics.300/)