Quanten-Zeno-Effekt

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Das so viel wie Zeno tut ist ein Phänomen in Quantenphysik wo die Beobachtung eines Teilchens verhindert, dass es zerfällt, wie es ohne die Beobachtung der Fall wäre.
Klassisches Zeno-Paradoxon
Der Name stammt von dem klassischen logischen (und wissenschaftlichen) Paradoxon, das vom antiken Philosophen Zeno von Elea präsentiert wurde. In einer der einfacheren Formulierungen dieses Paradoxons muss man, um einen entfernten Punkt zu erreichen, die Hälfte der Entfernung zu diesem Punkt zurücklegen. Aber um das zu erreichen, muss man die halbe Strecke zurücklegen. Aber zuerst die Hälfte dieser Strecke. Und so weiter... so dass sich herausstellt, dass man eigentlich unendlich viele Halbdistanzen zu überwinden hat und es daher eigentlich nie schafft!
Ursprünge des Quanten-Zeno-Effekts
Der Quanten-Zeno-Effekt wurde ursprünglich 1977 in dem Artikel „The Zeno's Paradox in Quantum Theory“ (Journal of Mathematical Physics, Pdf ), geschrieben von Baidyanaith Misra und George Sudarshan.
In dem Artikel ist die beschriebene Situation ein radioaktives Teilchen (oder, wie im ursprünglichen Artikel beschrieben, ein 'instabiles Quantensystem'). Gemäß der Quantentheorie besteht eine bestimmte Wahrscheinlichkeit dafür, dass dieses Teilchen (oder „System“) in einer bestimmten Zeit einen Zerfall in einen anderen Zustand durchmacht als den, in dem es begonnen hat.
Misra und Sudarshan schlugen jedoch ein Szenario vor, in dem die wiederholte Beobachtung des Teilchens tatsächlich den Übergang in den Zerfallszustand verhindert. Dies mag sicherlich an die geläufige Redewendung „Ein Topf mit Beobachtung kocht nie“ erinnern, außer dass dies anstelle einer bloßen Beobachtung über die Schwierigkeit der Geduld ein tatsächliches physikalisches Ergebnis ist, das experimentell bestätigt werden kann (und wurde).
Wie der Quanten-Zeno-Effekt funktioniert
Die physikalische Erklärung in Quanten Physik ist komplex, aber ziemlich gut verstanden. Beginnen wir damit, uns die Situation so vorzustellen, wie sie einfach normal passiert, ohne dass der Quanten-Zeno-Effekt am Werk ist. Das beschriebene „instabile Quantensystem“ hat zwei Zustände, nennen wir sie Zustand A (der nicht zerfallene Zustand) und Zustand B (der zerfallene Zustand).
Wenn das System nicht beobachtet wird, entwickelt es sich im Laufe der Zeit vom unverfallenen Zustand zu einer Überlagerung von Zustand A und Zustand B, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass es sich in einem der beiden Zustände befindet, auf der Zeit basiert. Wenn eine neue Beobachtung gemacht wird, kollabiert die Wellenfunktion, die diese Überlagerung von Zuständen beschreibt, entweder in Zustand A oder B. Die Wahrscheinlichkeit, in welchen Zustand sie kollabiert, basiert auf der verstrichenen Zeit.
Es ist der letzte Teil, der der Schlüssel zum Quanten-Zeno-Effekt ist. Wenn Sie nach kurzer Zeit eine Reihe von Beobachtungen machen, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich das System bei jeder Messung im Zustand A befindet, dramatisch höher als die Wahrscheinlichkeit, dass sich das System im Zustand B befindet. Mit anderen Worten, das System bricht immer wieder zusammen in den unverfallenen Zustand und hat nie Zeit, sich in den verfallenen Zustand zu entwickeln.
So widersprüchlich dies klingt, wurde dies experimentell bestätigt (wie auch der folgende Effekt).
Anti-Zeno-Effekt
Es gibt Hinweise auf einen gegenteiligen Effekt, der in Jim Al-Khalilis beschrieben wird Paradox als „das Quantenäquivalent dazu, auf einen Wasserkocher zu starren und ihn schneller zum Kochen zu bringen. Obwohl immer noch etwas spekulativ, trifft diese Forschung auf einige der tiefgreifendsten und möglicherweise wichtigsten Bereiche der Wissenschaft des 21. Jahrhunderts, wie z so viel wie ein Computer .' Dieser Effekt wurde experimentell bestätigt.