¿Cómo afecta la gravedad a la función de onda de una partícula?

Me pregunto cómo afecta la gravedad a la función de onda de una partícula. Por ejemplo, si disparamos una partícula horizontal a la tierra en una pantalla detectora vertical, ¿la distribución en la pantalla se alargaría ligeramente en la dirección hacia la tierra, dado que la influencia de la gravedad sería mayor (aunque en cantidades muy pequeñas)? ) en las partes de la función de onda más cercanas a la tierra?

Si la gravedad efectivamente afecta la función de onda de una partícula, ¿cómo la afecta?

Veo dos posibilidades:

  1. La masa del sistema se localiza en la entidad puntual que medimos.

  2. La masa del sistema es su función de onda completa, con su densidad de probabilidad que representa dónde se encuentra la mayor parte de la masa.

Ambos escenarios plantean algunas preguntas interesantes:

  1. Si toda la masa del sistema es la partícula, ¿eso significa que medir el sistema cambia la ubicación de su masa?

  2. ¿Dónde estaría la masa si no midiéramos la partícula?

  3. Si la masa del sistema es, en cambio, la densidad de probabilidad de la función de onda, eso significaría esencialmente que la partícula no es la masa total del sistema. Por ejemplo, dos partículas de la misma masa teóricamente podrían tener la misma atracción gravitacional hacia un objeto, a pesar de estar a diferentes distancias del objeto. Lo mismo podría decirse de diferentes fuerzas de gravedad sobre partículas de masa idéntica en el mismo lugar.

¿Qué quiere decir con "la distribución de probabilidad de una partícula"?
Sí. ¿ Distribución de probabilidad en qué variable?
@dmckee ubicación
Presumiblemente te refieres a la posición vertical ? Lo que quiero decir aquí es que no hemos estado desconcertados por este problema y no tenemos en nuestras cabezas la imagen que ustedes ven en la suya. Tómese el tiempo para escribir una pregunta claramente formulada, valdrá la pena.
@dmckee sí lo siento
Edité mi pregunta. Con suerte, ahora está más claro y se puede posponer.
Una respuesta relevante a una pregunta ligeramente diferente.

Respuestas (2)

Sí. Los científicos han realizado experimentos usando neutrones en gravedad para demostrar que los caminos que toman los neutrones se ven afectados por la gravedad y se mueven en caminos de energía cuantificada:

Valery Nesvizhevsky del Instituto Laue-Langevin y sus colegas encontraron que los neutrones fríos que se mueven en un campo gravitacional no se mueven suavemente sino que saltan de una altura a otra, como predice la teoría cuántica.

Para su pregunta particular, está preguntando acerca de la función de onda que se extiende por la gravedad, y eso es lo que sucedería como resultado de las fuerzas de marea, pero el efecto sería increíblemente pequeño a menos que pudiera hacer que las funciones de onda de los neutrones se extendieran. en una escala muy grande. Esto se debe a que las fuerzas de las mareas dependen de si el tamaño del objeto es lo suficientemente grande como para muestrear áreas con diferentes fuerzas de gravedad.

Editar para la actualización: la actualización ha cambiado el sentido de la pregunta de cómo una función de onda se ve afectada por la gravedad a cómo la forma de una función de onda afecta el campo producido por esa partícula. Experimentalmente esto va a ser casi imposible de responder. Sin embargo, si piensa en el electromagnetismo como un análogo de la gravedad, puede encontrar las respuestas que busca en los estudios del " efecto de protección " mediante el cual los electrones de la capa interna protegen parcialmente del núcleo a los de la capa externa. Tenga en cuenta que los electrones no se protegen a sí mismos, al menos en el orden principal en la teoría cuántica de campos, por lo que cualquier imagen que descubra deberá tener eso en cuenta.

Gracias por la sugerencia, @anna_v. ¿La nueva versión está a la altura de las especificaciones?
Mi pregunta fue diseñada más para ver si las ondas de partículas coherentes se vieron afectadas como las ondas decoherentes. Dado que la gravedad no colapsa las funciones de onda, podría ser una herramienta interesante cuando se trata de experimentos de doble rendija y colapso de funciones de onda dada la fuerza gravitatoria basada en la proximidad.
Eliminé mi comentario porque ya no tiene sentido.
Leí su edición, probablemente me esté perdiendo algo, pero no estoy seguro de cómo eso responde a mis preguntas. Actualicé mi pregunta una vez más para aclarar mis curiosidades. También entiendo, por cierto, que estas son cosas que probablemente sean prácticamente imposibles de probar, al menos actualmente, solo me preguntaba qué pensaba la gente.
¿Tiene alguna razón para pensar que la gravedad se comportará de manera diferente con respecto a las funciones de onda de los fermiones que el campo electromagnético? Si es así, por favor explíquelo. De lo contrario, le sugiero que investigue cómo se calculan los niveles de energía de los átomos, incluido el efecto de protección, porque creo que, si la gravedad se comporta como E&M (que lo hace, clásicamente, con una buena aproximación), entonces sus preguntas serán respondidas. allá.
¿Supongo que entiendes las preguntas que estoy proponiendo? Tendré que investigar más en lo que dices y ver si eso me dice lo que quiero saber.

La gravedad afecta a un átomo al ralentizar el proceso de emisión (por ejemplo, en un reloj atómico), donde cada tic del reloj se acorta (es decir, el tiempo se dilata). El cambio de longitud se puede explicar aplicando el principio de equivalencia a las coordenadas del electrón entre los eventos de absorción y decaimiento como una aceleración. La función de onda es continua en el tiempo y no reconoce los tics como eventos de electrones, por lo que no se puede usar para explicar la dilatación del tiempo en términos de valores de coordenadas sin importar cuán intenso sea el campo.

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