En mecánica cuántica, ¿cuál es la diferencia entre la velocidad de grupo y la velocidad de fase de la onda de materia? ¿Cómo puede ser también que la velocidad de fase de la onda de materia siempre exceda la velocidad de la luz?
No entraré en matemáticas (porque muchos ya lo hicieron), pero intentaré explicar la física.
La función de onda describe la onda de probabilidad (esto, por supuesto, es una analogía aproximada), lo que significa que cuando viaja en el espacio, la información de probabilidad (probabilidad de encontrar la partícula) viaja con ella, por lo tanto, esta es la velocidad de fase (que puede tener una velocidad mayor que la velocidad de luz) y no es una onda real de "materia física", sino solo un flujo de información sobre probabilidad, pero sigue siendo un tipo especial de ondas, en el sentido de que no puede tener carga adicional de información que nos permita pasar cualquier información útil adicional, por lo tanto, no afectará a la relatividad violeta de ninguna manera, mientras que la velocidad de grupo describe la velocidad de los paquetes de ondas (también una analogía muy aproximada y no muy cierta, pero muy útil para desarrollar la intuición) y este paquete se puede imaginar como su partícula, por lo tanto tiene la misma velocidad de su partícula.
En realidad, la onda de materia describe la probabilidad de encontrar una partícula en cualquier momento en cualquier punto del espacio. No es exactamente una onda sinusoidal, es un paquete de ondas. Por lo tanto, contiene muchos componentes de onda de frecuencia única. Estos la velocidad del componente único se llama velocidad de fase. Y la velocidad total de la onda compuesta se llama velocidad de grupo.
La velocidad de fase en realidad no contiene ninguna información física significativa para la onda de materia. Toda la información significativa (como impulso, velocidad, etc.) contiene la onda de grupo. Entonces, la velocidad de la partícula está determinada por la velocidad del grupo, no por la velocidad de la fase.
Ahora, dado que la velocidad de fase no lleva ninguna señal física, puede tener una velocidad mayor que la luz. No viola la teoría de la relatividad. Solo la velocidad del grupo debe ser menor que la velocidad de la luz.
Espero que esto te ayude a entender
qmecanico
Tim Crosby