Física Loca: Nueva Incertidumbre Sobre El Principio De Incertidumbre

{h1}

El principio de incertidumbre de heisenberg, que establece que la posición y el impulso de una partícula no pueden conocerse simultáneamente con precisión, es más complicado de lo que se pensaba, según muestra una investigación reciente.

Uno de los principios más citados, aunque menos comprendidos, de la física es el principio de incertidumbre.

Formulada por el físico alemán Werner Heisenberg en 1927, la regla establece que cuanto más precisamente mida la posición de una partícula, menos podrá determinar su impulso y viceversa.

El principio a menudo se invoca fuera del ámbito de la física para describir cómo el hecho de observar algo cambia lo que se observa, o para señalar que hay un límite a lo bien que podemos entender realmente el universo.

Si bien las sutilezas del principio de incertidumbre a menudo se pierden en los no físicos, resulta que a menudo los expertos también malinterpretan la idea. Pero un experimento reciente arrojó nueva luz sobre la máxima y condujo a una fórmula novedosa que describe cómo funciona realmente el principio de incertidumbre.

Lógica desconcertante

El principio de incertidumbre solo se aplica en el ámbito mecánico cuántico de lo muy pequeño, en escalas de partículas subatómicas. Su lógica es desconcertante para la mente humana, que está aclimatada al mundo macroscópico, donde las mediciones solo están limitadas por la calidad de nuestros instrumentos.

Pero en el mundo microscópico, realmente hay un límite a la cantidad de información que podemos obtener sobre un objeto.

Por ejemplo, si realiza una medición para averiguar exactamente dónde está un electrón, solo podrá tener una idea vaga de lo rápido que se está moviendo. O puede elegir determinar el impulso de un electrón con bastante precisión, pero entonces solo tendrá una vaga idea de su ubicación. [Gráfico: Las partículas más pequeñas de la naturaleza explicadas]

Heisenberg explicó originalmente la limitación utilizando un experimento mental. Imagina la luz brillante en un electrón en movimiento. Cuando un fotón, o partícula de luz, golpea el electrón, rebota y registra su posición, pero en el proceso de hacerlo, le da una patada al electrón, cambiando así su velocidad.

La longitud de onda de la luz determina la precisión con la que se puede realizar la medición. La longitud de onda más pequeña de la luz, llamada luz de rayos gamma, puede realizar las mediciones más precisas, pero también transporta la mayor cantidad de energía, por lo que un fotón de rayos gamma impactante proporcionará una patada más fuerte al electrón, lo que más perturbará su impulso.

Aunque no imparta tanta interrupción al impulso del electrón, una longitud de onda más larga de la luz no permitiría una medición tan precisa.

Canicas y bolas de billar.

"En los primeros días de la mecánica cuántica, la gente interpretaba la relación de incertidumbre en términos de tales reacciones atrasadas del proceso de medición", dijo el físico Georg Sulyok, del Instituto de Física Subatómica y Atómica de Austria. "Pero esta explicación no es 100 por ciento correcta".

Sulyok trabajó con un equipo de investigación, liderado por los físicos Masanao Ozawa de la Universidad de Nagoya de Japón y Yuji Hasegawa de la Universidad de Tecnología de Viena en Austria, para calcular y demostrar experimentalmente cuánto del principio de incertidumbre se debe a los efectos de la medición y cuánto. simplemente debido a la incertidumbre cuántica básica de todas las partículas.

En la mecánica cuántica, no se puede pensar en las partículas como canicas o bolas de billar: objetos pequeños y físicamente distintos que viajan en línea recta desde el punto A hasta el punto B. En cambio, las partículas pueden comportarse como ondas y solo pueden describirse en términos de la probabilidad de que estén en el punto A o en el punto B o en algún punto intermedio.

Esto también se aplica a las otras propiedades de una partícula, como su momento, energía y giro.

Esta naturaleza probabilística de las partículas significa que siempre habrá imprecisión en cualquier medida cuántica, sin importar cuán poco perturbe la medición al sistema que está midiendo.

"Esto no tiene nada que ver con errores o perturbaciones debidas a un proceso de medición, pero es una propiedad fundamental básica que tiene cada partícula mecánica cuántica", dijo Sulyok a WordsSideKick.com. "Para describir la incertidumbre básica junto con los errores de medición y las perturbaciones, tanto las partículas como el dispositivo de medición en una medición sucesiva deben tratarse en el marco de la teoría cuántica".

Calculando la incertidumbre

Para probar cuánto contribuye esta propiedad fundamental a la incertidumbre general, los investigadores idearon una configuración experimental para medir el giro de un neutrón en dos direcciones perpendiculares. Estas cantidades están relacionadas, al igual que la posición y el momento, de modo que cuanto más precisa sea la medición de una, menos precisa será la medición de la otra.

Los físicos utilizaron campos magnéticos para manipular y medir el giro de los neutrones, y realizaron una serie de mediciones en las que cambiaron sistemáticamente los parámetros del dispositivo de medición.

"Tienes esta incertidumbre básica, y luego al medir agregas una incertidumbre adicional", dijo Sulyok. "Pero con un aparato que realiza dos mediciones sucesivas, puede identificar las diferentes contribuciones".

Usando sus datos, los físicos pudieron calcular cómo los diferentes tipos de incertidumbre se combinan e influyen entre sí. Su nueva fórmula no cambia la conclusión del principio de incertidumbre de Heisenberg, pero modifica el razonamiento detrás de él.

"La explicación que Heisenberg dio es muy intuitiva", dijo Sulyok."A nivel de ciencia popular, casi nunca se distingue, y algunas veces ni siquiera se explica correctamente en los libros de texto de la universidad. El cálculo cuántico-mecánico correcto reforzado por nuestros datos experimentales es un paso valioso para lograr una visión más consistente sobre el principio de incertidumbre. "

Los resultados del estudio fueron publicados en enero de 2012 en la revista Nature Physics.

Puede seguir a la escritora principal de WordsSideKick.com, Clara Moskowitz en Twitter @ClaraMoskowitz. Para más noticias científicas, sigue a WordsSideKick.com en twitter @wordssidekick.


Suplemento De Vídeo: El Principio de Incertidumbre tiene un Nombre de ?.




Investigación


Gusanos Sin Ojos Y Con Gran Presencia Tienen Células Completamente Nuevas Que Detectan Luz
Gusanos Sin Ojos Y Con Gran Presencia Tienen Células Completamente Nuevas Que Detectan Luz

Cómo Funciona La Odontología Forense
Cómo Funciona La Odontología Forense

Noticias De Ciencia


Sorpresa: Los Judíos Ashkenazis Son Genéticamente Europeos
Sorpresa: Los Judíos Ashkenazis Son Genéticamente Europeos

Condición Del Pene Curvado Obtiene Nueva Droga
Condición Del Pene Curvado Obtiene Nueva Droga

¿Se Ha Encontrado La Tumba De Aristóteles? Los Arqueólogos Dudan De Las Reclamaciones
¿Se Ha Encontrado La Tumba De Aristóteles? Los Arqueólogos Dudan De Las Reclamaciones

El Hombre Se Infecta Con Un Virus Informático
El Hombre Se Infecta Con Un Virus Informático

Barcos De Éter
Barcos De Éter


ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com