השאלה המקורית:
מהי הקוונטיזציה של אנרגית הקרינה הנחת היסוד של בורן חלקיקים וירטואלים סופרפוזיציה של מצבים קוונטים קריסה של מצב סופרפוזיציה אי - התיישבות ביחד
תשובה זו גם מתייחסת לשאלה: אם פוטונים נפלטים כתוצאה ממעבר אלקטרונים בין רמות אנרגיה בדידות, כיצד מתקבל ספקטרום רציף של אורכי גל? יניב
קוונטיזציה של אנרגית הקרינה – קרינת האור מגיעה במנות ("קוונטות") הקרויות פוטונים.
בפנס בו אנו יכולים לכאורה לשלוט בעוצמתו באופן רציף, למעשה אין הדבר כך.
העוצמה אינה משתנה ברציפות, אלא בכפולות של פוטונים.
אם ברשותנו פנס חד-צבעי (מונוכרומטי) בעל יכולת פנומנאלית לשליטה בעוצמתו, נראה כי ממצב כבוי, המצב הבא הינו זה בו הוא פולט פוטון בודד, אחריו שניים, אחריו שלושה וכך הלאה, אך לא ייתכן מצב ביניים בו האנרגיה אינה כפולה שלמה של אנרגיית הפוטון הבודד. אם יהיה ברשותנו גלאי רגיש דיו אליו נכוון את הפנס הנ"ל, נראה כי האנרגיה אינה גדלה בקו ישר, אלא במדרגות שגובהן פוטון אחד.
יש פוטונים בעלי אנרגיות שונות – האנרגיה של הפוטון קשורה לצבע שלו (לתדר שלו) – לכל הפוטונים של צבע מסוים אנרגיה זהה. בהקשר של אור נראה, ככל שהצבע המדובר יותר קרוב לסגול מאשר לאדום, הפוטונים שלו אנרגטיים יותר. קיימים דרך-אגב תהליכים בהם אנו אומרים כי נוצרת המרה של פוטונים. שני פוטונים של צבע מסוים הופכים לפוטון של אחר צבע אחר, ועדיין האנרגיה נשמרת (שני פוטונים אינפרא-אדומים לפוטון ירוק).
הנחת היסוד של בורן – אני מניח שאת מתכוונת להנחה כי הגל המיוחס לאלקטרון הוא גל רק במובן ההסתברותי; הוא ישות מתמטית מופשטת לחלוטין. הוא מצביע על סיכוי למצאו במקום מסוים בזמן מסוים.חשוב לציין כי על פי התפיסה של בורן, אלקטרונים אינם חלקיקים ממשיים העשויים חומר, אלא ישויות מתמטיות.
את המציאות הקוונטית לא ניתן להסביר באמצעות "השכל הישר".
חלקיקים וירטואליים – משתמשים במינוח בדרך כלל בהקשר של אלקטרודינמיקה קוונטית. אלו חלקיקים תיאורטיים המתקיימים לפרק זמן קצר מאוד, ולעיתים יכולים לכאורה להפר את חוקי שמור האנרגיה. בתהליכי דעיכה ובליעה של חלקיקים למשל ניתן לשוחח על חלקיקים וירטואליים, המעבירים אנרגיה מחלקיק אחד לאחר. חלקיק מתפרק למשל לחלקיק אחר ולחלקיק וירטואלי, אשר מתפרק אף הוא לאחר פרק זמן קצר לחלקיק אחר ולפוטון.
סופר פוזיציה של מצבים – אנו רגילים לחשוב בחיי היום יום על מצבים. אובייקט יכול להיות במצב אחד או במצב שני. במחשבים ביט יכול להיות אפס או אחד. על-פי עקרונות פיסיקת הקוונטים, האובייקט יכול במצב אחד, במצב שני או בשניהם. הביט יכול להיות אפס, אחד או שניהם.
לפני כ-70 שנה (1935) הגה ארווין שרדינגר ניסוי מחשבתי מעניין: חתול מוכנס לתוך תא סגור שבתוכו מבחנת ציאניד, וכמות קטנה של חומר רדיואקטיבי. יש סיכוי סטטיסטי מסוים שהחומר הרדיואקטיבי יתפרק. בתוך התא יש מערכת אשר די באטום אחד של החומר שיתפרק כדי להפעלת תגובת שרשרת שתגרום לפטיש לשבור את המבחנה. ניפוץ המבחנה גורם למות החתול. שרדינגר טען, כי מרגע שסגרנו את התא אין לנו כל דרך לדעת האם החתול חי או מת.על-כן, החתול, מבחינתנו, נמצא בעת ובעונה אחת בשני מצבים: חי ומת. עד שלא נפתח את התא ונבדוק, לא נדע מה מצבו האמיתי. סופר הפוזיציה מתרחשת בדרך כלל ברמה התת-אטומית, בה נראה לעיתים חלקיק אחד כאילו נמצא הוא במספר מקומות בו זמנית.
התמונה נלקחה מויקיפדיה
קריסה של מצב סופר פוזיציה – כאשר מערכת עוברת ממצב סופר פוזיציה לאחד מן המצבים – אנו אומרים כי היא קרסה לאחד מן המצבים. החתול (התיאורטי..) יהיה אכן או חי, או מת, כאשר נפתח את הקופסה (ההנחה היא כי החתול לא ימות בינתיים מרעב..).
מאת: ד"ר לירן שמשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למד
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
