¿Sería observable el movimiento cuántico a la velocidad de la luz?

No podemos enviar nuestro equipo a la velocidad de la luz, ni siquiera teóricamente. Pero está bien, ¡podemos acercarnos tanto como sea necesario!

Parte de la razón por la cual esta pregunta es difícil de responder es la ambigüedad del “movimiento cuántico”. Lo que voy a suponer es que te estás refiriendo a las fluctuaciones cuánticas ; es decir, pequeños cambios en la energía de un sistema en escalas de tiempo muy cortas. Con esto en mente, la pregunta se convierte en:

¿Serían observables las fluctuaciones cuánticas cerca de la velocidad de la luz?

La respuesta depende de lo que entendemos por “viajar cerca de la velocidad de la luz”. Ofrezco dos interpretaciones:

Interpretación 1: Nos estamos moviendo a una velocidad constante, que está muy cerca de la velocidad de la luz.

No. Tiene sentido, intuitivamente: después de todo, el tiempo se ralentiza a medida que te acercas a la velocidad de la luz, ¿no? Por lo tanto, ¿no debería ser capaz de medir las fluctuaciones de energía en muy poco tiempo? Desafortunadamente, desde su propia perspectiva, se desacelera de la manera incorrecta; tu habilidad para medir pequeñas fluctuaciones en realidad empeora cuando te acercas a la velocidad de la luz.

Interpretación 2: Estamos acelerando a una velocidad muy alta, de modo que nos acercamos a la velocidad de la luz muy rápidamente.

¡Si! La aceleración hace toda la diferencia en el mundo. Cualquier observador acelerado, por ejemplo, notará un aumento de temperatura causado por tales fluctuaciones. Esto se llama el efecto Unruh. El efecto es muy pequeño en aceleraciones ordinarias, y que yo sepa, no se ha observado experimentalmente; sin embargo, surge de manera muy natural de las leyes de la mecánica cuántica y de la relatividad, y los físicos teóricos lo creen universalmente.

Algunos números cuánticos están unidos a partículas que se mueven a la velocidad de la luz. El fotón es un ejemplo sencillo que tiene una polarización que puedes describir con mecánica cuántica, pero que también puedes observar fácilmente cuando juegas con filtros de polarización (como los filtros de polaroid en tus gafas de sol).

¿Puedes mantener los números cuánticos si aceleras las partículas a la velocidad de la luz? Sí, el giro de una partícula no desaparece repentinamente cuando te acercas a la velocidad de la luz. Las partículas no pueden elegir qué giro les gustaría tener. Todos los electrones, por ejemplo, tienen spin 1/2 .. es una propiedad intrínseca de los electrones. Pero, por supuesto, es imposible acelerar los electrones a la velocidad de la luz, porque tienen masa.

Me pregunto qué quieres decir con movimiento cuántico, pero sí, la mecánica cuántica funciona perfectamente a la velocidad de la luz. Aunque la teoría con correcciones relativistas se llama The Quantum Field Theory (QFT) en lugar de QM.

¿Como con el experimento de la doble rendija?

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