quantum interactive

Quantumobjecten vertonen een gedrag dat in strijd is met onze dagelijkse ervaring van macroscopische dingen. We onderscheiden drie gemeenschappelijke modellen die vaak worden gebruikt om bepaalde aspecten van de werkelijkheid te beschrijven.

het deeltjesmodel

deeltjes worden vaak weergegeven als ballen om kleine of zelfs puntachtige objecten met duidelijk gedefinieerde grenzen te visualiseren.

hun onderscheidbaarheid wordt weergegeven door verschillende kleuren. Deeltjes kunnen worden geteld.

klassieke deeltjes kunnen gelokaliseerd worden. Op elk moment bevinden zij zich op een bepaalde plaats die in principe bekend is. Ze hebben ook een duidelijk gedefinieerd momentum. Binnen het model van de Newtoniaanse mechanica kunnen we nauwkeurige voorspellingen doen, waar we een deeltje in de toekomst kunnen vinden, als we exacte beginvoorwaarden krijgen.

golven

golven zijn ruimtelijk uitgebreide en periodieke verschijnselen.

in het model van klassieke golven kan hun intensiteit continu worden gewijzigd. In de praktijk bestaan zelfs klassieke golven uit zeer veel afzonderlijke deeltjes: watergolven zijn het resultaat van de collectieve beweging van zeer veel moleculen. Binnen een en dezelfde golf verschillende deeltjes zijn op verschillende locaties en reizen met verschillende momenta.

wanneer twee partiële golven elkaar overlappen. De ontmoeting van twee golfkammen leidt tot een nog grotere kam (constructieve interferentie). Wanneer een kam overlapt met een trog kunnen de twee golfvormen elkaar opheffen (destructieve interferentie).

kwantumfysica

in de kwantumfysica kunnen we geen exacte positie of exacte richting toekennen aan een deeltje.

de kans om een kwantumobject te vinden op positie \(x\) met momentum \(p\) kan echter worden voorspeld vanuit het absolute kwadraat van de kwantummechanische golffunctie \(|\psi(x,p)|^2\).

op een gegeven moment kan deze kans niet-nulwaarden aannemen op verschillende zelfs ver van elkaar liggende posities. In dat geval zeggen we dat het object is gedelokaliseerd en we kunnen geen enkele goed gedefinieerde positie in de ruimte toewijzen.

interessant is echter dat in elke positiemeting op dat kwantumobject we een enkel en heel object vinden. Zijn eigenschappen, zoals massa, energie, lading of polariseerbaarheid zijn altijd verenigd in dit ene object – niet verdund of besmeurd over grotere gebieden van de ruimte.

in de vrije evolutie propageren kwantumobjecten zich volgens Schrödingers golfvergelijking. Echter, ze interageren met hun omgeving als intacte hele deeltjes.

in ons lab kunt u een moleculaire straal maken en de moleculen die op de detector aankomen, één voor één observeren. Welke van de drie modellen beschrijft de waarnemingen het beste?