Ученые физического факультета Томского университета Петр Казинский и Владислав Рякин и выпускница ФФ ТГУ Полина Шевченко исследовали электромагнитные фотоны, вызванные измерением состояния дираковских частиц, например, электронов. Они предположили, что измерение состояния частиц не просто меняет ее квантовое состояние, но и может привести к излучению фотонов. Результаты опубликованы в журнале Physical Review D (Q1).
Насколько мы знаем, это новый тип генерации, связанный с сугубо квантовым процессом коллапса состояния частиц при включении. В частности, такое излучение существует при условии состояния свободного перемещения частиц. «Исследование этого открывает новые горизонты для изучения квантовой механики и ее приложений.
- Петр Казинский, профессор кафедры квантовой теории поля ФФ ТГУ
В разработке разработанная теория, основанная на проективном измерении (тип квантового измерения, которое приводит к коллапсу волновой функции частицы), может привести к излучению фотонов. Это излучение, возникающее при возникновении заряженных частиц через связь между двумя средами.
Чтобы лучше понять суть явления, можно провести аналогию с классической электродинамикой. Представьте, что вы резко останавливаете заряженный шарик. В результате этого резкого изменения движения шарик излучает электромагнитные волны. В квантовом случае резкое изменение происходит не за счет изменения ее траектории, а за счет изменения волновой функции, что приводит к переменному эффекту преобразования.
- Владислав Рякин, автор работы, аспирант кафедры квантовой теории полей ФФ ТГУ
Излучение при добавлении может быть использовано для изучения динамики коллапса волновой функции частиц. Оно также может служить для производства высокоэнергетических фотонов, хотя время измеряет ограничение на нагрузку излучаемых фотонов.
Основные идеи исследования:
Когда мы измеряем состояние квантовой частицы, ее волновая функция коллапсирует в одном и том же порядке. Этот процесс может привести к излучению фотонов.
Вынужденное излучение происходит, когда фотоны уже присутствуют в системе. Волновая функция действует как своеобразная заряженная жидкость, и расширения плавно складываются когерентно.
Возникает спонтанное излучение, когда в исходном состоянии не было фотонов, но они рождаются в результате измерения. В этом случае излучение некогерентно.
Когда исследование проецируется спина частиц, излучение определяется магнитным моментом частицы. Интересно, что если спиновые частицы не меняются в результате измерения (так называемое квантовое неразрушающее измерение), то излучение отсутствует.
При излучении импульсных частиц излучение представляет собой краевое излучение от пучка частиц с фиксированным импульсом. В случае измерения координат излучение возникает из-за резкого изменения волновой функции частиц в пространстве.
Если две частицы соединяются по спине, измерение спины одной из них может привести к излучению, возникающему только в области, где находится измеряемая частица. Вторая частица, хотя и запутана, ничего не излучает.
Полный текст статьи «Излучение дираковских фермионов, вызванное проективными измерениями», опубликованный в Physical Review D (Q1), можно найти также на arXiv
Изображение: ФФ ТГУ
