¿Cuándo vemos partículas en una superposición de estados de energía?

¿Cuándo vemos partículas en una superposición de estados de energía?

A partir de los fundamentos de la mecánica cuántica para "ver", es decir, medir una energía, el resultado será un único valor propio de energía "a cada observable le corresponde un operador que actuando sobre la función de estado devolverá un valor propio". Entonces, para una partícula individual, la respuesta es "nunca". Para un conjunto de partículas, uno podría tener algunas en un nivel E1 y algunas en el nivel E2 y los fotones con energía E1 podrían expulsar un electrón cuando se dispersan de una partícula de nivel E1 y el E2 de la partícula de nivel E2. De lo contrario, el fotón pasará sin interactuar. (transparencia).

Se puede inferir que una sola partícula está en una superposición de niveles de energía si se mide una variable que no conmuta con energía, por construcción de estados mecánicos cuánticos. Confiamos en las matemáticas porque hasta la fecha no ha habido una falsificación de las predicciones mecánicas cuánticas.

Se pueden preparar conjuntos de partículas y se preparan en una superposición de estados que permiten mediciones precisas de los niveles de energía, utilizando haces de fotones de dos frecuencias. Aquí hay un ejemplo.

Para ver la partícula en la superposición de estado (digamos estado 1 y estado 2), necesita preparar muchos sistemas idénticos; la colección de muchos sistemas idénticos se llama conjunto. Luego, debe medir la energía de cada sistema, encontrará que a veces obtendrá E1 y, a veces, obtendrá E2, por lo que puede confirmar que la partícula está realmente en la superposición de E1 y E2.

Acerca de lo que sucede cuando dejas que un fotón interactúe con la partícula, creo que el fotón primero hará que la partícula colapse a uno de sus estados propios (este proceso en realidad es una medida). Si la partícula colapsa a E2, nada sucede después; de lo contrario, saltará a E3.