Как камера Вильсона ухитряется нарушать принцип неопределенности Гейзенберга?
Я уже много раз рассказывал, что многие субатомные частицы обнаруживаются косвенным способом по влиянию на некоторую специфическую среду. Опираясь на этот факт, многие скептики заявляют, что никаких субатомных частиц не существует вовсе, но это совсем другая история. А сейчас поговорим про пузырьковую камеру.
Если упростить логику работы этого устройства, то оно представляет собой емкость со специальной средой, при прохождении которой от частицы остаётся трек. Так выглядит классическая камера Вильсона. Трек можно зафиксировать и измерить его кривизну. Исходя из этого и используя математические расчёты, можно определить и параметры частицы. Если параметры совпадают с расчётными, то априори полагается, что мы нашли частицу экспериментальным путём.
Вот только есть тут и ещё кое-что. По идее мы ищем субатомные частички, которые уже подчиняются правилу неопределенности Гейзенберга. Это значит, что исходя из логики этого правила мы не можем одновременно фиксировать их координаты и импульс. Вот только пузырьковая камера каким-то образом даёт такую возможность - мы находим и координату, и скорость через кривизну трека. Это волшебство?
Треки в камере выглядят как классические траектории частиц. Однако это не так. Классическая траектория одномерна. Эти же траектории трехмерны. Они имеют связанный объем. На первый взгляд и правда можно подумать, что такие треки нарушают принцип неопределенности Гейзенберга.
Действительно... Как может нечто столь квантовое, как фундаментальные частицы, вести себя классически?
Пузырьковая камера действует как способ непрерывного измерения. Заряженные частицы взаимодействуют со средой, вызывая зарождение крошечных пузырьков. Из анализа треков можно определить как положение, так и импульс частицы по всей ее траектории.
Загвоздка в том, что точность измерения ограничена принципом неопределенности Гейзенберга. Более того, поскольку постоянная Планка очень мала, в единицах СИ эти макроскопические треки выглядят классическими.
В целом пузырьковая камера раскрывает корпускулярную природу фундаментальных частиц. Это явление может натолкнуть на мысль, что квантовые объекты на самом деле являются классическими частицами. Однако это действительно особый тип измерения, и его следует понимать как таковой.
Другими словами, камера Вильсона или пузырьковая камера показывает лишь ту часть измерения, которая проявляется как корпускулярная природа. Фактически трек - это макрообъект, который рождается при работе субатомных частиц. Сам трек от частицы не является субатомным и является результатом воздействия частицы на среду. Если детально изучить каждую частичку и досконально рассмотреть её движение, то мы всё также будем иметь принцип неопределенности.
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
