Wann kommt ein Teilchen an?

Wann kommt ein Teilchen an?

Zeitstempel: 30. März 2023, 8:49 Uhr

Simon Roncallo1,2, Krzysztof Sacha3 und Lorenzo Maccone1,2

1Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Pavia, Via Agostino Bassi 6, I-27100, Pavia, Italien
2INFN Sezione di Pavia, Via Agostino Bassi 6, I-27100, Pavia, Italien
3Institut Fizyki imienia Mariana Smoluchowskiego, Uniwersytet Jagielloński, ulica Profesora Stanisława Łojasiewicza 11, PL-30-348 Krakau, Polen

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Abstrakt

Wir vergleichen die in der Literatur aufgetauchten Vorschläge zur Beschreibung einer Messung der Ankunftszeit eines Quantenteilchens an einem Detektor. Wir zeigen, dass es mehrere Systeme gibt, in denen unterschiedliche Vorschläge unäquivalente, experimentell unterscheidbare Vorhersagen liefern. Diese Analyse ebnet den Weg für zukünftige experimentelle Tests.

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Ausgewähltes Bild: Ein Teilchen, das durch Überlagerung zweier Gaußscher Wellenpakete präpariert wurde. Wenn sich die Pakete in der Nähe des Detektors überlappen, wird eine Ankunftszeitinterferenz beobachtet.

Populäre Zusammenfassung

Zeitmessungen sind in der Quantenmechanik problematisch, da Zeit im Gegensatz zu Ort und Impuls nicht durch eine Observable beschrieben wird. Einfache Fragen wie „Wann kommt ein Teilchen an einem Detektor an?“ sind schwer zu behandeln. In der Literatur ist dies das Time-of-Arrival-Problem. Es wurden mehrere Lösungen in Betracht gezogen, die meistens in drei Hauptansätze gruppiert sind: Kijowskis axiomatische Konstruktion, der Quantenfluss und die Vorschläge zur Quantenuhr. Sie alle führen jedoch zu unterschiedlichen Vorhersagen!

Wir identifizieren realisierbare Regime zur experimentellen Unterscheidung dieser Ansätze. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Diskrepanzen in stark quantenmechanischen Regimen auftreten, nämlich wenn das Teilchen zur Ankunftszeit Quanteninterferenz zeigt: destruktive Interferenz zu Zeiten, in denen es weniger wahrscheinlich ist, das Teilchen zu entdecken, konstruktive Interferenz, wenn es wahrscheinlicher ist, dass es auftritt.

► BibTeX-Daten

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Zitiert von

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