Ligning afslører egenskaberne ved kvantekaos

Det er nu lykkedes forskere at formulere et matematisk resultat, der giver et præcist svar på spørgsmålet om, hvordan kaos egentlig opfører sig. Forskerne har analyseret kaotiske tilstande på atomniveau.

Hvordan ser kaos ud i de mindste af verdener, vi kan forestille os - inde i atomer? Verden derinde opfører sig meget anderledes end den verden, vi oplever; protoner og neutroner i kernen er bølger. I dette mikrokosmos, den såkaldte kvanteverden, de normale naturregler gælder ikke, men hvad angår staten kaldet kaos, der er universelle træk, der er til stede, uanset eksistensniveau.

I en ny undersøgelse, en forskergruppe, der omfatter forskere fra Lunds universitet, har derfor sat sig for at tackle teorien om kvantekaos, dvs. de har studeret den kaotiske tilstand på kvante niveau. Teorien om kvantekaos handler om at forklare de uregelmæssige bevægelser af både elektroner og kerner, såvel som de uregelmæssige bevægelser af, for eksempel, lysstråler i optiske instrumenter med komplekse geometrier, eller lydbølger i et møbleret rum.

Forskerne har analyseret statistiske egenskaber ved forskellige energiniveauer i en kvantekaustilstand. Selvom forskningen er teoretisk, den har praktiske anvendelser. Kaosteori og det tilhørende begreb om tilfældige matricer bruges i forskellige sammenhænge, ​​hvor der er et forsøg på at beskrive og analysere kaotiske tilstande. Disse sammenhænge omfatter finansielle instrumenter, hjernekirurgi og endda strengteorien for universet.

"I kaotiske kvantesystemer, energiniveauerne afviser hinanden, og de påvirker hinanden, selvom de er langt fra hinanden, "siger Vladimir Osipov, en forsker ved Lunds Universitets Naturvidenskabelige Fakultet og en af ​​forfatterne til det nye studie.

Han bemærker, at det er svært at foretage computerberegninger for en bestemt kvantekaustilstand, da kaotiske systemer er ekstremt følsomme over for de oprindelige tal, der er indtastet i beregninger. Små forskelle i begyndelsesværdier kan give store afvigelser i det endelige resultat af beregningen. Imidlertid, på grund af resultaterne af den nye undersøgelse, det er muligt fra nu af at bruge en nøjagtig, matematisk ligning til at forudsige kaosets karakteristika uden så omfattende tal-knas.

"Ja, vi har nu en nøjagtig ligning. Personligt, Jeg er faktisk overrasket over, at det overhovedet var muligt, "siger Vladimir Osipov.