[論文レビュー] On A New Formulation of Micro-phenomena: The Double-slit Experiment

Afshin Shafiee, Abouzar Massoudi+1 more|ArXiv.org|Oct 6, 2008

Quantum Mechanics and Applications参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、粒子がエネルギーの一部を担う場と関連付けられる、決定論的で因果的な微小現象のモデルを提案する。粒子は1つのスリットを通る際にエネルギーをその場に移譲し、粒子-場系を形成する。この系の運動は決定論的力学に従い、干渉縞は量子予測と一致する角度分布から生じる。確率的結果は、運動エネルギーの局所的変動によって説明される。

ABSTRACT

Based on the novel view that a micro-entity could be considered as a particle associated with a field partaking of the energy of particle which are both described by deterministic causal equations of motion, we examine the success of our new theory in elucidating the underlying physics of the double-slit experiment. Here, we explain with clear details how each micro-particle scatters from one of the slits at a given time. After the scattering through one of the slits, the particle shares some of its energy with its surrounding field and a particle-field system is again formed which its motion is governed by a deterministic dynamics during its flight towards the detecting screen. The interference pattern is then explained by showing how the final location of each particle-field system at the time of reaching the detecting screen is distributed according to an angular distribution (equal to the what quantum theory predicts for the fringe effects in a two-slit experiment). The probabilistic nature of such a distribution can be explained by considering the variations of the kinetic energy of the particle-field system at different local situations.

研究の動機と目的

• 標準量子力学の確率的および非局所的特徴を避ける、決定論的で因果的な微小現象の定式化を構築すること。
• 波動-粒子二重性や重ね合わせを仮定せずに、二重スリット実験における干渉縞の起源を説明すること。
• 検出位置の確率的性質が、粒子-場系の運動エネルギーの局所的変動から生じることを示すこと。
• 粒子のエネルギーの一部を担う場成分を導入することで、微粒子に古典的のような力学を提供すること。

提案手法

• 微粒子を、エネルギーを共有する粒子と場成分からなるものとみなす。両者とも決定論的運動方程式で記述する。
• スリットにおける散乱を、粒子がエネルギーを場に移譲し、粒子-場系を形成する局所的イベントとして記述する。
• 粒子-場系の飛行ダイナミクスを、連続的かつ予測可能な運動を保証する決定論的因果方程式で定式化する。
• 粒子-場系が検出スクリーンに到達した際の角度分布を導出し、それが干渉縞の量子力学的予測と一致することを示す。
• 異なる局所的状態における粒子-場系の運動エネルギーの変動を分析することで、検出位置の確率的性質を説明する。
• 最終位置分布をモデル化するための角度分布関数を用い、これが量子干渉縞と同等であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 波動関数の収束や非局所性を仮定せずに、二重スリット干渉縞をどのように説明できるか。
• RQ2 粒子の場が干渉縞の形成に果たす役割は何か。
• RQ3 粒子-場系の決定論的運動が、なぜ量子予測と一致する確率分布を生じるのか。
• RQ4 決定論的枠組みの中で、粒子検出位置の見かけ上のランダム性を裏付ける物理的メカニズムは何か。
• RQ5 スリット通過中に粒子と場との間でエネルギーが移譲されることは、観察された干渉縞の形成を説明できるか。

主な発見

• スリット通過後の粒子-場系の運動は決定論的方程式に従い、明確な軌道を持つことが保証される。
• 各粒子-場系の最終検出位置分布は、干渉縞の量子力学的予測と正確に一致する角度分布に従う。
• 検出結果の確率的性質は、異なる空間的配置における粒子-場系の運動エネルギーの局所的変動から生じる。
• 干渉縞は重ね合わせではなく、環境と相互作用する粒子-場系の決定論的ダイナミクスから生じる。
• 非局所的または確率的仮定を基本レベルで必要とせず、標準量子力学の二重スリット実験の結果を正確に再現できる。
• スリット通過中に粒子から場へのエネルギー移譲は、干渉縞を生じる場に依存するダイナミクスを形成する上で不可欠である。