Kuantum Kaosu Nedir?

Teknik olmayan bir terim olan Kuantum kaosu, kuantum sistemlerini açıklamak için kaos teorisinin kullanımını ifade eden bilimsel bir kestirme yoldur. Kaos teorisi, tüm dinamik sistemlerde meydana gelen düzensizlikleri makrodan mikro seviyeye açıklayabilir. Bu düzensizlikler, bir gezegenin etrafındaki uydunun devriminde ya da bir elektronun atom seviyesinde öngörülemeyen pozisyonunda bir bobble içerir. Kuantum sistemler moleküler seviyede çalışan sistemlerdir. Bu tanımları bir araya getirerek, kuantum kaos moleküler sistemlerdeki düzensizlikleri hesaba katar.

Uzun süredir, bilim adamları kuantum kaosu olup olmadığından emin değildi. Atomlar, tahmin edilebilir dalgacık enerji kalıpları sergileme eğilimindedir. Moleküler seviyedeki nesneler, fiziksel kaosun geleneksel tanımı olan başlangıç ​​koşullarına aşırı duyarlılık göstermedi. Ortaya çıkan bazı problemler bile, klasik fizik ile açıklanabilecek büyük ölçüde düzenli davranış sergileyen bir sistemde küçük sapmalara izin veren pertürbasyon teorisi ile açıklanabilir.

Bununla birlikte, 20. yüzyılın bazı fizikçilerinin keşfettiği gibi, moleküler düzeyde meydana gelen olayların tümü klasik kuantum modeller aracılığıyla yeterince açıklanamaz veya tahmin edilemez. Bu modellere göre, bir bölgeden diğerine partikül hareketi gibi olaylar, katlanarak artan miktarda enerji üretmeyi gerektirecektir. Zira parçacıkların bu enerji seviyelerini üretmeden hareket ettiği görülmüş olsa da, bilim insanlarının fenomeni açıklamak için farklı bir yol bulmaları gerekiyordu.

Bilim adamlarının açıklamasının bir yolu, Rydberg atomunun araştırılmasıydı. Rydberg atomları, klasik fizik ile açıklanabilecek kaotik davranışlar sergileyen, yüksek enerjili atomlardır. Bu atomların incelenmesi, kuantum kaosunun yer aldığı sistemlerin yüksek derecede korelasyonlu enerji seviyelerine sahip olduğunu göstermiştir. Parçacıkların enerji seviyeleri klasik moleküllerde olduğu gibi rastgele dağılmaz. Bir alt sistemin olayları, ayrılmaz bir şekilde başka bir alt sistemin olaylarıyla ilgilidir. Sonuç olarak, bu parçacıkların davranışlarını en azından kısmen açıklamak için bir enerji spektrumu kullanılabilir.

Diğer bir yöntem de klasik fiziğin büyük sistemlerdeki düzensizlikleri açıklayabildiği durumlara bakmaktı. Güneşin yerçekimsel çekimi nedeniyle ayın yörüngesindeki yalpalamanın arkasındaki mekanik, düşük enerjili parçacıkların davranışlarını açıklamaya ve tahmin etmeye yardımcı olan istatistiksel bir ölçüm oluşturmak için kullanıldı. Fizikteki klasik modeller bu kaotik moleküler sistemlerin davranışlarını yeterince açıklayamasa da, kuantum kaosun, bu sistemleri daha iyi anlamak için yeni modeller oluşturmak için bir başlangıç ​​noktası olarak kullanması ilginçtir.