Onderzoekers zijn er nu in geslaagd een wiskundig resultaat te formuleren dat een exact antwoord geeft op de vraag hoe chaos zich eigenlijk gedraagt. De onderzoekers hebben chaotische toestanden op atomair niveau geanalyseerd.

Hoe ziet chaos eruit in de kleinste wereld die we ons kunnen voorstellen - in atomen? De wereld daarbinnen gedraagt ​​zich heel anders dan de wereld die wij ervaren; de protonen en neutronen in de kern zijn golven. In deze microkosmos, de zogenaamde kwantumwereld, de normale regels van de natuur zijn niet van toepassing, maar in termen van de staat die chaos wordt genoemd, er zijn universele kenmerken die aanwezig zijn, ongeacht het bestaansniveau.

In een nieuwe studie, een onderzoeksgroep met onderzoekers van de Universiteit van Lund, is daarom begonnen met het aanpakken van de theorie van kwantumchaos, d.w.z. ze hebben de chaotische toestand op kwantumniveau bestudeerd. De theorie van kwantumchaos gaat over het verklaren van de onregelmatige bewegingen van zowel elektronen als kernen, evenals de onregelmatige bewegingen van, bijvoorbeeld, lichtstralen in optische instrumenten met complexe geometrieën, of geluidsgolven in een gemeubileerde kamer.

De onderzoekers hebben statistische eigenschappen geanalyseerd op verschillende energieniveaus in een kwantumchaostoestand. Hoewel het onderzoek theoretisch is, het heeft praktische toepassingen. Chaostheorie en het bijbehorende concept van willekeurige matrices worden gebruikt in verschillende contexten waarin wordt geprobeerd chaotische toestanden te beschrijven en te analyseren. Deze contexten omvatten financiële instrumenten, hersenchirurgie en zelfs de snaartheorie voor het universum.

"In chaotische kwantumsystemen, de energieniveaus stoten elkaar af, en ze beïnvloeden elkaar, zelfs als ze ver van elkaar verwijderd zijn, " zegt Vladimir Osipov, een onderzoeker aan de Faculteit Wetenschappen van de Universiteit van Lund en een van de auteurs van de nieuwe studie.

Hij merkt op dat het moeilijk is om computerberekeningen te maken voor een specifieke kwantumchaostoestand, omdat chaotische systemen extreem gevoelig zijn voor de begincijfers die in berekeningen worden ingevoerd. Kleine verschillen in beginwaarden kunnen grote afwijkingen veroorzaken in het uiteindelijke resultaat van de berekening. Echter, als gevolg van de resultaten van de nieuwe studie, het is vanaf nu mogelijk om een ​​exacte, wiskundige vergelijking om de kenmerken van chaos te voorspellen zonder zo'n uitgebreid rekenwerk.

"Ja, we hebben nu een exacte vergelijking. Persoonlijk, Ik ben eigenlijk verbaasd dat het überhaupt mogelijk was, ", zegt Vladimir Osipov.