Teniendo en cuenta el modelo mecánico cuántico para un átomo, ¿qué sucede exactamente cuando dos átomos (por ejemplo, dos iones Ca2+ en un movimiento browniano) chocan entre sí? Como sé, esta colisión no es como una colisión regular elástica o inelástica entre dos objetos macroscópicos. ¿Se debe principalmente a la repulsión culómbica entre los electrones de los dos átomos? Y, ¿cómo se determina la trayectoria de los dos átomos después de la colisión y qué factores contribuyen a ella? ¿Estas trayectorias y el ángulo por el cual los átomos se desvían son deterministas o borrosos como los propios átomos?
Se puede hacer un modelo cuántico simplista de los dos átomos tratándolos como partículas puntuales con posiciones y momentos adecuadamente borrosos, pero con la mayor cantidad de información posible, dirigidos uno hacia el otro. No necesita la teoría del campo cuántico relativista en este caso, aunque es posible que necesite al menos una versión cruda si desea incluir también la emisión de fotones, es decir, un campo EM acoplado, pero no un QFT completo para los electrones y tal, solo el EM , porque si esto está destinado a simular un proceso químico, es convenientemente de baja energía que no estamos creando o destruyendo ninguna partícula masiva conocida.
Y tienes razón en tu corazonada: la colisión será, como dices, borrosa. La información disponible en la posición cae constantemente con el tiempo a medida que las distribuciones de probabilidad se amplían durante la aproximación y luego aún más en la colisión: si uno comienza más ancho que el otro, se extenderá sobre el otro en cada lado. Además, las posiciones después de la colisión se entrelazarán o correlacionarán: no puede escribir de manera simple y totalmente fiel dos funciones de onda separadas
y
para describir sus posiciones difusas de forma independiente después de la colisión. En su lugar, necesita una función de onda de seis dimensiones
para ambos, por lo que tampoco puede imaginarse fielmente el resultado. No obstante, si finalmente consulta el sistema en un momento tardío adecuado en cuanto a las direcciones salientes de los átomos (aumentando así la información), su resultado será bastante aleatorio con la aleatoriedad habitual de las consultas cuánticas.
Hay una pequeña animación que intenta visualizar algo como esto aquí:
https://www.youtube.com/watch?v=exy2twNRhzQ
Allí no hay dos átomos libres, sino una partícula (podría ser otro átomo) golpeando un estado ligado (probablemente destinado a representar un átomo con un electrón en órbita modelado) que se fija en su lugar como una simplificación. Mire esa pequeña cosa wnoozle: la energía de mwrrp es borrosa en este punto ahora gracias a la presencia de información de movimiento, que tiene un costo en información de energía. Tendríamos que incluir un campo EM como se mencionó anteriormente si queremos ver que se descomponga a su estado fundamental, lo que sucedería en la "vida real", dejando un fotón con una existencia borrosa y también enredado, ya que si ve o registra de otra manera ese fotón también obtiene información de que el átomo ahora está en un estado bajo, de lo contrario, si no lo hace, obtiene información de que podríatodavía estar en un estado alto (a menos que en realidad sea una falla, pero podemos imaginar tener un detector de fotones que lo rodee todo si queremos).
El billar cuántico, como puede ver, será significativamente más difícil que el billar regular, y verdaderamente digno del casino, ya que es fundamentalmente imposible predecir si encontrará las bolas en los hoyos o si las apuntará para garantizarlo.
Emilio Pisanty