Квантовая механика описывает необычные свойства субатомных частиц, такие как их способность существовать в суперпозиции нескольких состояний, что популяризировано аналогией с котом Шрёдингера, и их способность проникать через барьеры — явление, известное как квантовое туннелирование.
В журнале Nature группа исследователей сообщила о проверке 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. Следовательно, время, которое она проводит внутри барьера, называемое временем пребывания, должно быть бесконечным.
Копенгагенская интерпретация и бомовская механика
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, что продемонстрировано знаменитым двухщелевым экспериментом.
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 лазер на рампу, исследователи могли создавать фотоны и контролировать их импульс.
Когда фотоны двигались по волноводу и туннелировали в барьер, они также туннелировали во вторичный волновод, прыгая между ними с постоянной скоростью, что позволило исследовательской группе рассчитать их скорость.
Объединив 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 продолжающиеся дебаты о времени туннелирования и могут рассматриваться как проверка бомовских траекторий в квантовой механике. Что касается последнего, 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/)
Nature, a team of researchers tested a unique aspect of Bohmian mechanics, an alternative interpretation of quantum theory. This twist on classical quantum theory predicts that a tunneling quantum particle would remain \”at rest\” inside an infinitely long barrier. The time it spends inside the barrier, called dwell time, would therefore be infinite.”,”In the classic \”Copenhagen\” interpretation of quantum physics, photons and other subatomic particles exist as waves of probabilities with no defined location until they are observed. At that point, a particle’s waveform collapses into a discrete particle with a definite location, as demonstrated by the famous double-slit experiment.”,”The alternate Bohmian interpretation posits that particles remain point-like objects. In this model, the positions of particles are determined by some unmeasured \”hidden\” variables and their trajectories are guided by a pilot wave, which gives the appearance of wave-particle duality.”,”Both interpretations make many of the same predictions, but they differ greatly in the way they describe the fundamental nature of particles.”,”To test the unique prediction of Bohmian mechanics that photons can, in effect, remain frozen in time when tunneling through a barrier of infinite length, the researchers designed an experiment that, to a photon, would simulate an infinitely long barrier.”,”The setup was constructed by sandwiching together a pair of specially designed mirrors. The lower mirror was etched with a nanoscale ramp and a pair of parallel waveguides. By shining a laser on the ramp, the researcher could produce photons and control their momentum.”,”As the photons traveled along the waveguide and tunneled into the barrier, they also tunneled into the secondary waveguide, jumping back and forth between the two at a consistent rate, allowing the research team to calculate their speed.”,”By combining this element of time with measurements of the photon’s rate of decay inside the barrier, the researchers were able to calculate dwell time, which was found to be finite.”,”The researchers write, \”Our findings contribute to the ongoing tunneling time debate and can be viewed as a test of Bohmian trajectories in quantum mechanics. Regarding the latter, we find that the measured energy–speed relationship does not align with the particle dynamics postulated by the guiding equation in Bohmian mechanics.\””,”This result challenges but does not rule out the Bohmian prediction. Since the researchers’ experiment was an analog that relied on various assumptions, its findings are not conclusive and may themselves be challenged.”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t © 2025 Science X Network\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t “,”\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Optics\n\t\t\t\t\t\t “]’>Источник