En la desintegración radiactiva, un átomo ‘espontáneamente’ emite un neutrón de una manera estocástica, pero es consistente de tal manera que las mediciones de la vida media son posibles. ¿Podría esta descomposición ser cronometrada por algo invisible? ¿Cómo “decide” un átomo cuándo decaer?

Sí, es realmente aleatorio, pero con una tasa de descomposición predecible. Por lo tanto, no puede saber exactamente cuándo se deteriorará un núcleo determinado, pero puede predecir la probabilidad de que se deteriore en un período de tiempo determinado.

Algunas de las otras respuestas parecen sugerir que si supiéramos lo suficiente sobre un núcleo dado, podríamos precisar con certeza cuándo decaería. Esto es completamente falso, ya que Berk señaló que la aleatoriedad es inherente a los sistemas cuánticos. Afirmar lo contrario constituiría algún tipo de teoría de variables ocultas, y estas han sido refutadas de manera bastante completa.

El único tipo de excepción es esta: es posible modificar la velocidad de desintegración de algunos radionucleidos (un ejemplo es Be-7). Sin embargo, esto aún no le da la capacidad de predecir cuándo ocurrirá la descomposición, por lo que aún es aleatorio.

Mientras que la interpretación ortodoxa de la mecánica cuántica, llamada interpretación de Copenhague, supone una aleatoriedad verdadera, otras interpretaciones no lo hacen. Hay varias interpretaciones de la física cuántica. La mayoría explica las mismas ecuaciones y resultados experimentales, pero difieren en cuanto al SIGNIFICADO de las ecuaciones. Estos incluyen la interpretación bohmiana y la interpretación de muchos mundos, los cuales son deterministas (o en gran medida deterministas) y descartan la aleatoriedad.

En este momento, los físicos no pueden otorgar más validez a una interpretación que a otra basada en resultados experimentales. Por lo tanto, existe una falta de consenso en cuanto a las interpretaciones y, en particular, una falta de consenso sobre si la naturaleza se caracteriza por una verdadera aleatoriedad a nivel cuántico; o, en cambio, simplemente ignoramos todos los procesos que rigen el comportamiento cuántico, como la desintegración nuclear.

La interpretación ortodoxa de Copenhague se ha enseñado en las aulas de física durante casi 100 años. Sostiene que la naturaleza en el nivel cuántico se caracteriza por una aleatoriedad verdadera, incluso en cuanto al momento de la desintegración radiactiva. Dado que la interpretación de Copenhague se ha enseñado durante tanto tiempo, algunas personas suponen que ES mecánica cuántica.

En la física newtoniana, no existe una aleatoriedad verdadera: nuestra percepción de que las moléculas de una caja de gas, por ejemplo, se mueven aleatoriamente se debe solo a nuestra ignorancia del movimiento de cada molécula. A todos los efectos prácticos, podemos describir solo los promedios del gas: su temperatura, presión y volumen promedio. En esta situación, el estado inicial exacto y la trayectoria de cada molécula es una “variable oculta”. Las variables ocultas son realmente conocidas pero muy difíciles de conocer. Si los conociéramos, nuestra ignorancia se evaporaría y veríamos el comportamiento de cada molécula como completamente determinado.

La Interpretación de Copenhague dice que, en contraste, las partículas cuánticas no se ven afectadas por variables ocultas. Esta suposición estuvo, durante un par de décadas, respaldada por una prueba matemática de Von Neumann. Sin embargo, más tarde se descubrió que esta prueba tenía fallas tanto en Einstein como en un artículo publicado por John Bell.

A veces, las personas dicen erróneamente que los resultados experimentales con respecto al Teorema de Bell también descartan variables ocultas. Estos resultados, sin embargo, descartan solo variables ocultas LOCALES. De hecho, los resultados podrían explicarse por los tipos de variables ocultas asumidas en la Interpretación bohmiana de la física cuántica.

Bohm asumió que las partículas en todo el universo están enredadas y se afectan entre sí. En otras palabras, si mueves un imán en Seattle, podría, en algún grado, afectar a un electrón en Venus. Si este fuera el caso, entonces el comportamiento de cualquier partícula en el universo podría depender de los comportamientos de todas las demás partículas en el universo y podría determinarse, no al azar.

La interpretación bohmiana se basa en la misma matemática, la ecuación de Schrodinger, en la que se basan las otras interpretaciones, pero agrega una segunda ecuación, la que calcula el comportamiento exacto de una partícula individual. Solo tengo un conocimiento incompleto de la interpretación bohmiana, y francamente ni siquiera sé si se aplicaría a la desintegración radiactiva, una propiedad del núcleo. Por lo general, las personas hablan de que se aplica al comportamiento de electrones y fotones.

David Bohm escribió varios artículos, así como un libro (que tengo y espero leer). No estoy abogando por la interpretación bohmiana ya que sé poco al respecto. Pero siempre y cuando la Interpretación de Muchos Mundos sea consistente con las ecuaciones y los resultados experimentales de la física cuántica, sería prematuro decir que se sabe que existe una aleatoriedad verdadera a nivel cuántico.

Una curva de descomposición exponencial con una vida media medible es exactamente lo que esperaría si tiene una colección de átomos que se descomponen al azar.

Tomemos una colección de átomos; cada átomo tiene una probabilidad de 1/10 de descomponerse en un segundo. Esto significa que un gran grupo de átomos pierde aproximadamente 1/10 de su masa en un segundo. El “grupo grande” es importante; si tiene un átomo, puede desintegrarse o no, pero tener muchos átomos significa que puede comenzar a decir cuánto del grupo se desintegrará, y habrá menos varianza en ese número.

Si este grupo comienza con 500 átomos:

  • después de 1 segundo, quedan 450 (1/10 de 500 es 50, 500 – 50 es 450)
  • 2 segundos, quedan 405 (1/10 de 450 es 45, 450 – 45 es 405)
  • etc …

Hasta entre 6 y 7 segundos quedan 250. Estos números son todos aproximados; habrá un poco de variación porque es un proceso aleatorio.

Si comenzamos con 1000 átomos, verá casi lo mismo; Este grupo tarda entre 6 y 7 segundos en alcanzar los 500 átomos.

Esta es una de las cosas extrañas sobre probabilidad y estadística; Si considera cada átomo como un cuadro aleatorio e impredecible, puede hacer predicciones precisas sobre todo el sistema, y ​​las predicciones pueden no tener sentido, pero se ajustan a los datos.

Los físicos consideran que los matemáticos son pedantes hasta el punto de impedir el progreso intelectual. Los matemáticos, por supuesto, consideran que los físicos son imprudentes e incautos con sus ideas, usan las matemáticas de manera descuidada y dejan de lado su rigor.

La consistencia emerge del caos e incluso de la verdadera aleatoriedad. No hay nada controvertido en las matemáticas que respalde ese hecho.

Sin embargo, en matemáticas una variable aleatoria es simplemente una variable cuyo conocimiento es incompleto. No existe un concepto para dar sentido a la noción de una variable que es “inherentemente aleatoria”. Los físicos critican la filosofía como nada más que “juegos de palabras”, pero este es un ejemplo de un juego de palabras que se abraza con entusiasmo. El desprecio por el rigor es lo que ha permitido que esta ceguera persista. (Obviamente estoy expresando mi propia opinión aquí; no tengo nada que citar. Tómelo por lo tanto “con un grano de sal”, lo que significa en este caso aplicar su propio razonamiento cuidadoso).

Mis dos centavos en esta pregunta es que es totalmente posible, pero que es inútil pensar demasiado en ello. A partir de ahora, el modelo probabilístico es totalmente coherente con las observaciones y es suficiente para tenerlas en cuenta. No parece que necesitemos nada más para explicar la desintegración radiactiva.

Si una observación contradice este modelo, o si necesitamos absolutamente tener predicciones más precisas, quizás busquemos otro modelo y encontremos algún mecanismo desconocido, pero este no es el caso en este momento.

Supongo que revisó el artículo en Wikipedia y llegó a esta pregunta después de leer la primera oración:

“La desintegración radiactiva es un proceso estocástico (es decir, aleatorio) a nivel de átomos individuales, en el sentido de que, según la teoría cuántica, es imposible predecir cuándo se desintegrará un átomo en particular”.

No, no hay disparador oculto. La mecánica cuántica es una teoría inherentemente probabilística. La teoría de los parámetros ocultos fue ampliamente debatida en el pasado y se demostró que estaba equivocada. Nos encantaría pensar en los átomos y las moléculas como si fueran bolas de billar muy pequeñas, pero no lo son. Tenemos que irnos con la incertidumbre intrínseca del micromundo.

Además del artículo publicado por Lindsey, google para la desigualdad de Bell. Hay un proceso de pensamiento para seguir a través de la descripción, pero será gratificante entender cómo el experimento puede mostrar si hay parámetros ocultos.

La descomposición radiactiva se explica por la mecánica cuántica y está comprobado que no hay variables ocultas en la mecánica cuántica.

La desintegración radiactiva es aleatoria, no porque perdemos algo, porque su naturaleza es aleatoria.

Teoría de variables ocultas

No hay nada realmente espontáneo en la radiación, ya que ciertas condiciones / operaciones deben cumplirse antes de que ocurra. Sin embargo, es un evento aleatorio por partícula individual (átomo). A mayor escala, produce resultados bastante predecibles; Es por eso que las constantes de desintegración (semividas) son la base de la datación radiométrica.

¿Es posible que la descomposición sea cronometrada por algo visto? No, el acto de descomposición es completamente aleatorio; un átomo tiene la misma posibilidad de descomposición radiactiva que la de todos sus elementos vecinos y no es posible predecir cuándo irá uno solo o individualmente.

En mi opinión, no solo es posible, es necesario. De lo contrario, ¿cómo sabría cada núcleo de Carbono-14 que tienen la misma tasa de desintegración? Hay alguna propiedad del núcleo de Carbono-14 que establece una vida media de aproximadamente 5700 años, por lo que debe haber algún proceso desconocido que use esa propiedad para decidir cuándo decaer.

Pero este es realmente un tema filosófico. En mi filosofía, no existe tal cosa como “verdaderamente aleatorio”, solo información que no poseemos que determina los resultados que llamamos aleatorios. Algunos son conocidos, pero tal vez este no. Probablemente no. Eso no significa que no exista tal proceso, que es lo que significa “verdaderamente aleatorio”.

Otros pueden tener una filosofía diferente, pero la suya no puede explicar por qué las tasas de descomposición son predecibles.

No creo que haya una respuesta definitiva. El hecho de que los isótopos radiactivos tengan semividas distintas y precisas, independientemente de la muestra elegida o de las condiciones de medición, ciertamente sugiere que algún tipo de proceso determinista está funcionando, pero el hecho de que, para cada núcleo individual de un isótopo dado, la probabilidad de su decadencia entre ahora y la mitad de la vida a partir de ahora es del 50%, ciertamente sugiere que hay una aleatoriedad genuina. Creo que la respuesta espera nuevos desarrollos.

More Interesting

¿Es posible que la materia en el espacio tridimensional sea simplemente uno de los muchos estados de partículas multidimensionales?

En la teoría de los orbitales moleculares, ¿por qué los orbitales sigma y sigma * de unión y antienlace tienen una mayor diferencia de energía que los orbitales pi y pi *?

Cuando un fotón suave en el vacío crea un estado de vacío, ¿tiene fluctuaciones de vacío? ¿Los fotones suaves infinitos significan vacunas / fluctuaciones infinitas?

¿Cuál es la diferencia entre las órbitas y los orbitales y qué se usa ahora y por qué no se usa el otro y cómo son diferentes en las estructuras?

En el principio de incertidumbre de Heisenberg, ¿cuándo "mayor o igual" se convierte simplemente en "igual"?

¿Cómo puede estar equivocado Einstein, cuando la razón real del enredo cuántico aún no se ha descubierto?

¿Es una onda de luz electromagnética y transversal? ¿Si es así, entonces cómo?

¿Qué es un superconductor?

¿Cuál es la diferencia entre una onda y una partícula?

Si la incertidumbre en la ubicación de una partícula es igual a la longitud de onda de-broglie, ¿cuál es la incertidumbre en su velocidad?

En el caso especial del estado fundamental de He, sin acoplamiento orbital o nuclear, ¿puede un campo externo dividir el nivel de energía?

¿Por qué la desigualdad de Bell convenció a alguien sin un experimento?

De acuerdo con el conocimiento que tenemos ahora en física, ¿qué teoría es la realtividad general más "verdadera" o la mecánica cuántica?

Si hay más estados cuánticos en la superposición, ¿habrá más energía en el sistema?

¿Puede un punto girar alrededor de sí mismo?