Как гравитация влияет на волновую функцию частицы?

Мне интересно, как гравитация влияет на волновую функцию частицы. Например, если мы направим частицу горизонтально к земле на вертикальный экран детектора, будет ли распределение на экране немного вытянуто в направлении к земле, учитывая, что влияние гравитации будет больше (даже если на очень небольшие величины ) на частях волновой функции ближе к Земле?

Если гравитация действительно влияет на волновую функцию частицы, то как она на нее влияет?

Я вижу две возможности:

  1. Масса системы локализована в точечном объекте, который мы измеряем.

  2. Масса системы — это ее волновая функция, а ее плотность вероятности показывает, где находится большая часть массы.

Оба сценария поднимают несколько интересных вопросов:

  1. Если вся масса системы является частицей, означает ли это, что измерение системы меняет положение ее массы?

  2. Где была бы масса, если бы мы не измеряли частицу?

  3. Если вместо этого масса системы представляет собой плотность вероятности волновой функции, это, по сути, означает, что частица не является всей массой системы. Например, две частицы одинаковой массы теоретически могут иметь одинаковое гравитационное притяжение к объекту, несмотря на то, что они находятся на разном расстоянии от объекта. То же самое можно сказать и о разных силах гравитации, действующих на частицы одинаковой массы в одном и том же месте.

Что вы подразумеваете под "распределением вероятности частицы"?
Да. Распределение вероятностей в какой переменной?
@dmckee местоположение
Вы, наверное, имеете в виду вертикальное положение? Я имею в виду, что мы не ломаем голову над этой проблемой и не держим в голове ту картину, которую вы видите в своей. Потратьте время, чтобы написать четко сформулированный вопрос, это окупится.
@dmckee да извините
Я отредактировал свой вопрос. Надеюсь, теперь стало понятнее и можно отложить?
Актуальный ответ на немного другой вопрос.

Ответы (2)

Да. Ученые провели эксперименты с использованием нейтронов в гравитации, чтобы показать, что пути, по которым идут нейтроны, зависят от гравитации и движутся по путям квантованной энергии:

Валерий Несвижевский из Института Лауэ-Ланжевена и его коллеги обнаружили, что холодные нейтроны, движущиеся в гравитационном поле, движутся не плавно, а прыгают с одной высоты на другую, как предсказывает квантовая теория.

Что касается вашего конкретного вопроса, вы спрашиваете о волновой функции, распространяемой гравитацией, и это то, что произойдет в результате приливных сил, но эффект будет невероятно мал, если вы не сможете заставить волновые функции нейтронов распространяться. в очень больших масштабах. Это связано с тем, что приливные силы зависят от того, достаточно ли велик размер объекта для выборки областей с разной силой гравитации.

Изменить для обновления: обновление изменило смысл вопроса с того, как на волновую функцию влияет гравитация, на то, как форма волновой функции влияет на поле, создаваемое этой частицей. Экспериментально ответить на этот вопрос будет практически невозможно. Однако если вы думаете об электромагнетизме как о аналоге гравитации, вы можете найти ответы, которые ищете, в исследованиях «эффекта экранирования », когда электроны внутренней оболочки частично экранируют электроны внешней оболочки от ядра. Обратите внимание, что электроны не обладают самоэкранированием, по крайней мере, в ведущем порядке в квантовой теории поля, поэтому любая картина, которую вы рисуете, должна учитывать это.

Спасибо за предложение, @anna_v. Соответствует ли новая версия спецификации?
Мой вопрос был разработан в большей степени для того, чтобы увидеть, затронуты ли когерентные волны частиц, как декогерентные волны. Поскольку гравитация не коллапсирует волновые функции, потенциально это может быть интересным инструментом, когда дело доходит до эксперимента с двумя щелями и коллапса волновой функции, учитывая гравитационную силу, основанную на близости.
Я удалил свой комментарий, так как он больше не имеет смысла
Я прочитал ваше редактирование, я, вероятно, что-то упустил, но я не уверен, как это решает мои вопросы. Я еще раз обновил свой вопрос, чтобы, надеюсь, прояснить свое любопытство. Я также понимаю, кстати, что это вещи, которые, вероятно, практически невозможно проверить, по крайней мере, в настоящее время, мне просто интересно, что думают люди.
Есть ли у вас основания полагать, что гравитация будет вести себя по отношению к волновым функциям фермионов иначе, чем электромагнитное поле? Если это так, пожалуйста, уточните. Если нет, я бы предложил вам изучить, как рассчитываются энергетические уровни атомов, включая экранирующий эффект, потому что я считаю, что если гравитация ведет себя как Э&М (что она делает в классическом понимании, в хорошем приближении), то на ваши вопросы будут даны ответы. там.
Я полагаю, вы понимаете вопросы, которые я предлагаю? Мне нужно больше изучить то, что вы говорите, и посмотреть, говорит ли это мне о том, что я хочу знать.

Гравитация влияет на атом, замедляя процесс излучения (например, в атомных часах), где каждый такт часов укорачивается (т. е. время увеличивается). Изменение длины можно объяснить применением принципа эквивалентности к координатам электрона между актами поглощения и распада как ускорения. Волновая функция непрерывна во времени и не распознает тики как электронные события, поэтому ее нельзя использовать для объяснения замедления времени с точки зрения значений координат, независимо от того, насколько интенсивным является поле.