В квантовой механике эксперимент Реннингера с отрицательным результатом — это мысленный эксперимент , который иллюстрирует некоторые трудности понимания природы коллапса волновой функции и измерения в квантовой механике. Утверждение состоит в том, что частица не обязательно должна быть обнаружена, чтобы произошло квантовое измерение, и что отсутствие обнаружения частицы также может представлять собой измерение. Мысленный эксперимент был впервые поставлен в 1953 году Маврикием Реннингером . Его можно понять как уточнение парадокса, представленного в проблеме Мотта .
Проблема Мотта касается парадокса согласования сферической волновой функции, описывающей испускание альфа-излучения радиоактивным ядром, с линейными следами, наблюдаемыми в камере Вильсона . Сформулированная в 1929 году сэром Невиллом Фрэнсисом Моттом и Вернером Гейзенбергом , она была разрешена расчетом, проведенным Моттом, который показал, что правильная квантово-механическая система должна включать волновые функции для атомов в камере Вильсона, а также для альфа-лучей. Расчет показал, что результирующая вероятность отлична от нуля только на прямых линиях, исходящих от распавшегося атома; то есть после проведения измерения волновая функция становится отличной от нуля только вблизи классической траектории частицы.
В формулировке Реннингера камера Вильсона заменена парой полусферических детекторов частиц , полностью окружающих радиоактивный атом в центре, который вот-вот распадется, испуская альфа-лучи. Для целей мысленного эксперимента предполагается, что детекторы эффективны на 100%, так что испускаемый альфа-луч всегда обнаруживается.
При рассмотрении нормального процесса квантового измерения становится ясно, что если один детектор зарегистрирует распад, то другой этого не сделает: ни одна частица не может быть обнаружена обоими детекторами. Основное наблюдение состоит в том, что ненаблюдение частицы на одной из оболочек является таким же хорошим измерением, как и ее обнаружение на другой.
Силу парадокса можно усилить, если считать, что два полушария имеют разный диаметр; с внешней оболочкой на приличном расстоянии дальше. В этом случае, после ненаблюдения альфа-луча на внутренней оболочке, можно сделать вывод, что (изначально сферическая) волновая функция «схлопнулась» до формы полусферы и (поскольку внешняя оболочка удалена) все еще находится в процессе распространения на внешнюю оболочку, где он гарантированно будет в конечном итоге обнаружен.
В стандартной квантово-механической формулировке утверждается, что волновая функция частично коллапсировала и приняла полусферическую форму. Полный коллапс волновой функции вплоть до одной точки не происходит до тех пор, пока она не взаимодействует с внешней полусферой. Загадка этого мысленного эксперимента заключается в идее, что волновая функция взаимодействовала с внутренней оболочкой, вызывая частичный коллапс волновой функции, фактически не активируя ни один из детекторов на внутренней оболочке. Это показывает, что коллапс волновой функции может происходить даже в отсутствие регистрации частиц.