Законы квантовой физики не проявляются на уровне нашей обыденной жизни, мы всегда можем определить точное положение каждого объекта в каждый момент времени. Но поведение элементарных частиц, подчиняющихся законам квантовой физики, четко не определено и может быть описано только распределением вероятностей. Столь разительное отличие в законах физики, поведении объектов и в других явлениях должно определять наличие четкой границы между двумя мирами, и достаточно долго ученые-физики пытались различными путями определить точное положение этой границы. Теперь, группа ученых из Лейденского университета считает, что им удалось установить точное положение вышеупомянутой границы, о чем они сообщили в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Основным критерием определения границы между квантовым и обычным мирами, является размер и масса (энергия) существующих в этих мирах объектов. "Мы планировали наши эксперименты таким образом, чтобы иметь в запасе некоторое пространство для маневров с массой и размерами частиц" - рассказывает Тджерк Устеркамп (Tjerk Oosterkamp), физик из Лейденского университета, - "И это дало нам возможность исследовать то, что происходит на стыке квантового и обычного миров, постепенно приближаясь к границе между ними с разных сторон".
Согласно существующей модели квантовой механики, положение квантовой частицы описывается распределением вероятностей. Однако очень часто бывает так, что это распределение спонтанно нарушается. Когда происходит нарушение такого распределения и если частица находится вблизи границы между мирами, ее положение становится четко определенным, что говорит о переходе этой частицы из квантового в обычный мир. И, чем ближе квантовая частица находится к границе, тем чаще происходят нарушений распределения вероятностей. Связав воедино частоту нарушений, массу и другие параметры квантовых частиц, ученые вывели формулу, позволяющую вычислить точное положение границы между мирами.
Ученые группы Устеркампа определили границу, положение которой выражается не миллиметрами, не секундами и не другими привычными нам всем величинами. Положение этой границы выражается в количестве случаев нарушения распределения вероятностей за определенный период времени для объектов определенного размера. Согласно полученным данным, граница проходит в промежутке от 31 нарушения на одну единицу атомной массы ежегодно при размерах объектов в 10 нанометров до 1 нарушения в 100 лет при размере объекта в 1 нанометр. Такие понятия, естественно, тяжелы для понимания обычными людьми, тем не менее, здесь четко прослеживается тенденция, что, чем большие размеры имеет объект, тем чаще происходят нарушения и тем ближе он находится к миру обычной физики.
В своих будущих экспериментах ученые планируют уменьшить количество спонтанных нарушений распределения вероятностей, вызванных влиянием различных побочных факторов и эффектов. Это, в свою очередь, позволит им более точно определить положение "верхней" границы квантового мира и "нижней" границы мира обычной физики.