A mecânica quântica é uma maneira extraordinariamente bem-sucedida de compreender o mundo físico em escalas extremamente pequenas. Através dele, um punhado de regras pode ser usado para explicar a maioria dos fenômenos observáveis ​​experimentalmente. Ocasionalmente, Contudo, encontramos um problema na mecânica clássica que apresenta dificuldades específicas para a tradução para o mundo quântico.

Um novo estudo publicado em The European Physical Journal D forneceu alguns insights sobre um deles:momentum. Os autores, os físicos teóricos Fabio Di Pumpo e Matthias Freyberger da Ulm University, Alemanha, apresentam um elegante modelo matemático de momentum quântico que é acessível através de outro conceito clássico:tempo de vôo.

Muitas pessoas se lembrarão da definição tradicional de momentum da física do colégio como sendo o produto da massa de um objeto e a velocidade na qual ele está viajando. Na teoria quântica, um objeto é representado por uma função de onda e sua posição não pode ser determinada a menos que a função de onda seja "colapsada" em um único estado. Esta é a essência da medição na mecânica quântica.

O momento clássico pode ser obtido simplesmente medindo o tempo que um objeto leva para passar entre dois detectores estacionários ('tempo de voo'), encontrando a velocidade e multiplicando pela massa. Di Pumpo e Freyberger desenvolveram um modelo do equivalente quântico deste experimento no qual os papéis do tempo e da distância são invertidos:os pontos de tempo são fixos, e as posições probabilísticas de uma função de onda em cada ponto, e, portanto, a distância entre eles, estimado. Esta abordagem usa sistemas quânticos adicionais chamados ponteiros que são acoplados a um pacote de ondas em movimento usando um método desenvolvido por von Neumann, com medições feitas nos ponteiros, e não na onda.

Di Pumpo e Freyberger foram, portanto, capazes de derivar um único, quantidade mensurável que é um equivalente quântico do tempo de voo clássico, e calcular o momento de uma partícula quântica com bastante precisão nesta base. Eles terminam o artigo sugerindo maneiras de melhorar ainda mais a precisão da medição.