量子隧道的终结

科技
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荷兰大学的两名研究人员展示了一个40年前的数学发现可以被用来完全编码和理解这种结构。在量子世界中,过程可以被分为两个不同的类别。一个是所谓的“微扰”现象,相对容易在实验和数学计算中检测到。另一种是“非微扰”现象,其中最著名的是放射性衰变,这是一个由于量子效应而发生的过程。这些罕见的量子事件的集体名称是“隧道效应”。

在描述非微扰量子效应方面,数学上要比微扰效应困难得多。然而,在这个存在了一个世纪的问题中,物理学家们已经找到了许多方法来处理这些效应,并准确地描述和预测它们。但是,有一些工作仍然需要完成。两位作者发现了一个40年前的数学结构,这个结构是法国数学家让·埃卡尔在20世纪80年代建立的。令人惊讶的是,Écalle的工具包中的一种工具——'transseries',完全适合描述基本的量子力学问题中的隧道现象,并且总是以相同的方式进行描述。

他们的工作表明,通过拼写出数学细节,不仅可以将所有隧道现象统一为一个数学对象,还可以描述这些现象的作用大小的某些“跳跃”—即所谓的斯托克斯现象。利用他们的描述斯托克斯现象,他们能够证明在我们的方法中会消除一切'经典'计算非微扰效应的问题。该研究的下一步目标是澄清壁穿越的概念,即如何在不同的设置下变化,稳定和不稳定的粒子列表可能会有所变化。这些繁难的问题已经被许多组织以多种方式研究过了,但现在一个类似的统一结构可能就在眼前。

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