Matematické Fórum

Ahoj.
Tak jako samouk "studuji" kvantovou teorii, spíše tak pro zábavu. Měl bych pár věcí, které mi nejsou úplně jasné, popř. by mě zajímaly.

1) Elektrony obíhají po drahách (označ. hl. kvant. č.). Ve chvíli, kdy atom přejde z vyšší dráhy (dál od jádra) do nižší (blíže od jádra), ztratí energii - vyzáří foton. Pokud přejde z nižší do vyšší, přijímá energii ve formě fotonu.
a) Využívá se laseru pro vybuzení elektronu aby přeskočil výš?
b) Jak donutit elektron aby přeskočil níže a mi tak získali energii? Napadá mě snad jen chladit.


2) Proč nepozorujeme kvantové jevy v makroskopickém světě. Kodaňská interpretace se mi moc nezdá (není už definitivně vyvrácena?).  Teď tu tedy mám. Kvantový systém nevidíme přímo, ale vždy jen jeho působení na okolí (chápu). Tím může být lidské oko, měřící přístroj nebo vesmír obecně. Např. světlo z objektu se odrazí od sítnice a zanechá na ní svůj otisk. "To co pozorovatel ví, je neoddělitelné od toho, čím je" (tohle nechápu). Pokud platí kvant. teorie všude, máme jeden kvantový objekt, sledující jiný kvantový objekt. Otázka tedy je: "proč podivné schizofrenní stavy svůj otisk na okolí nezanechávají a neprovážou se s ním, zatímco v případě běžnch stavů, kdy je objekt v jednom čase na jediném místě, se tak děje?
c) Věta  "To co pozorovatel ví, je neoddělitelné od toho, čím je" mi vůbec nějak nejde do hlavy. Snaží se mi to vysvětlit následujícím experimentem v mlžné komoře, takže dále...

3) Mlžná komora. Zde mi není úplně jasné překrytí vln. Komora je naplněná vodními parami, a touží po tom zkondenzovat, ale nemůže a tak čeká na ion, kolem kterého by se mohli skládat kapičky vody. Vystřelíme do ní subatomární částici, která z nějakého z atomů vyrve elektron a z atomu je ion. Zaměříme se na jiný atom v blízkosti tohoto atomu. Voda je hustší než pára a tak tedy bude tento atom našemu iontu blíž, když se kapka utvoří, než když se neutvoří (2 možnosti - jejich superpozice). A teď přichází část, které nerozumím: "Z tohoto důvodu se pravděpodobnostní  vlna atomu v případě první události (to jest že ion vznikne) jen částečně překrývá s pravděpodobnostní vlnou téhož atomu v případě druhé události. Nyní si vezmeme atom z první události, také bude blíže než ve druhém. Jejich pravděpodobnostní vlny se opět budou překrývat jen z poloviny. Pravděpodobnostní vlna reprezentující oba atomy společně se bude s druhým případem (to je kdy se kapka nevytvoří) překrývat jen ze čtvrtiny (1/2 x 1/2 = 1/4).
V kapce je asi milion atomů, z toho plyne prakticky nulové překrytí (milionkrát 1/2 x 1/2......). Tedy interference nenastává, vidíme vždy jen jednu a nebo první událost, ale nevidíme důsledek toho, že se obě mísí, tedy podstatu kvantovosti. To jest dekoherence. To je, proč záznam kvantové události v okolí, které se skládá ze spousty atomů, nikdy kvantový není.
d) Není mi jasné to překrývání těch vln těch atomů. Nemá někdo nějakou pomůcku?

4) Velikost atomu. Proč je jádro tak malé ve srovnání velikosti s atomem? Asi 10000x menší. Vím, že to souvisí s Heisenbergovým principem neurčitosti. Jedna z jeho formulací je, že nemůžeme znát hybnost a polohu částice s okamžitou přesností. Proton je 2000x těžší než elektron, proto jestli jsou ve stejném prostoru, elektron se bude muset pohybovat 2000x rychleji. Sem to chápu. A teď vím, že na nukleony působí silná jaderná síla, zatímco na proton-elektron asi 50x slabší elektrická síla. 50 x 2000 = 100000.
f) Chápu to až po tu hmotnost. Nicméně mi uniká, proč ta vzdálenost musí být 50x vyšší kvůli jiné vazbě. Dává snad elektronu větší hybnost a proto musí být jeho poloha více neurčitá => větší?


5) Helium 4, ochlazené na -171 °C - Boseho-Einsteinovo kondenzát. "Fermiony v látce se začínají chovat jako bosony" (touto větou si nejsem moc jist, jestli tomu tak opravdu je, vlastní dedukce) a stává se supratekutou látkou.
e) Čím je to způsobené? Proč to neumí žádný jiný prvek?


Dost dlouhé, vím, ale budu vděčný za každou objasněnou otázku :) .