18 de febrero de 2013

Demuestran que el principio de incertidumbre funciona en objetos macroscópicos

-El principio de incertidumbre:

Como una definición simple, podemos señalar que se trata de un concepto que describe que el acto mismo de observar cambia lo que se está observando.
En 1927, el físico alemán Werner Heisenberg se dio cuenta de que las reglas de la probabilidad que gobiernan las partículas subatómicas nacen de la paradoja de que dos propiedades relacionadas de una partícula no pueden ser medidas exactamente al mismo tiempo. Por ejemplo, un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o su momento (el producto de la velocidad por la masa) exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos resultados conlleva a imprecisiones.

Cuando un fotón emitido por una fuente de luz colisiona con un electrón (turquesa), el impacto señala la posición del electrón. En el proceso, sin embargo, la colisión cambia la velocidad del electrón. Sin una velocidad exacta, el impulso del electrón en el momento de la colisión es imposible de medir.

Artículo publicado en la web: Abc
Un equipo de físicos de la Universidad de Colorado ha conseguido ver por primera vez a la mecánica clásica y a la cuántica operando al mismo tiempo

Un equipo de físicos de la Universidad de Colorado ha conseguido demostrar que el principio de incertidumbre, una de las reglas más conocidas de la física cuántica, también funciona en los objetos macroscópicos (los que son visibles sin necesidad de un microscopio).

El principio de incertidumbre, descrito por el físico Werner Heisenberg hace casi un siglo, establece que el mero hecho de observar una partícula subatómica, como un electrón, altera su estado natural y no nos permite, por lo tanto, averiguar todas sus características. En otras palabras, si tratamos de saber dónde se encuentra esa partícula, nos resultará imposible conocer su «momento», es decir, su cantidad de movimiento lineal, y si medimos su momento, no podremos saber dónde se encuentra.

En teoría, el principio es válido para cualquier tipo de objeto, sin importar su tamaño, pero resulta medible solo en la escala subatómica, donde las reglas de la mecánica cuántica son más evidentes y decisivas. Ahora, en un artículo que publica esta semana la revista Science, los físicos de la Universidad de Colorado afirman que han conseguido detectar los efectos del principio de incertidumbre en un objeto macroscópico, en conreto, en un pequeño tambor de medio milímetro de longitud.

El principio de incertidumbre asegura que el mero hecho de observar una partícula la modifica sin remedio. Por ejemplo, si utilizamos un fotón (una partícula de luz) para observar en un microscopio a un electrón, ambos chocarán y el momento del electrón se alterará para siempre. Es como si la única forma de observar un coche en movimiento fuera lanzando otro contra él. Al producirse la colisión sabríamos exactamente dónde está el coche, pero nos sería imposible saber de dónde venía ni a qué velocidad iba.

Según explica Tom Purdy, autor principal del experimento, cuanto mayor sea un objeto, más pequeño será el efecto que provoca un fotón cuando choca contra él, haciendo que el principio de incertidumbre sea menos relevante cuanto mayor sea el tamaño de lo que queremos observar. La visión humana es posible precisamente porque nuestra retina recibe el impacto de los fotones que rebotan sobre los objetos que estamos observando.

En los últimos años, sin embargo, los físicos han logrado ir aumentando el tamaño de los objetos en los que el principio de incertidumbre se hace evidente. Pero nunca lo habían conseguido con un objeto visible a ojo desnudo. Purdy y su equipo construyeron un pequeño tambor de medio milímetro a base de nitruro de silicio, un material cerámico que se usa en la construcción de naves espaciales, y rodeado por un pequeño marco de silicio.

Después colocaron el pequeño tambor entre dos espejos y enfocaron sobre el un haz de luz láser. En esencia, la medición del tambor se produce cuando los fotones de luz rebotan sobre él y se reflejan en los espejos. Si se aumenta el número de fotones, los espejos empiezan a vibrar, reduciendo la precisión de la observación. Cuantos más fotones se lancen contra el tambor, mayor será la vibración de los espejos. Y es esa vibración, precisamente, la prueba del principio de incertidumbre en acción.

El hallazgo puede resultar de gran utilidad, por ejemplo, en la caza de «ondas gravitacionales», predichas por la relatividad general de Einstein pero nunca detectadas hasta ahora. El experimento de Purdy y sus colegas ha permitido, por primera vez, ver a la mecánica clasica y a la cuántica operando al mismo tiempo y en la misma escala.

8 comentarios:

  1. Si esa primera frase es cierta (y no lo pongo en duda, que conste) el mero hecho de observar debe contemplarse de forma muy seria, ¿no?

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    1. Depende de lo que tu consideres el "contemplarse de forma muy seria" ;)

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  2. Estaba pensando en la peli Más allá de la luz. No me hagas mucho caso.

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    1. Si, si te hago caso, Montse. Has relacionado este descubrimiento por la ciencia, con la peli en la que se muestra a través del protagonista el principio de incertidumbre.

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  3. ¿La escena de los balones de baloncesto de "¿Y tú qué sabes?" también se refiere a eso, verdad?

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    1. No recuerdo esa escena... me suena, tantas cosas he visto que ni me acuerdo :) Sorry!!

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  4. Muy interesante la entrada y el hecho de que por fín se pongan de acuerdo en algo los físicos de mecánica cuántica y clásica.
    Por cierto, no sé pero creo que Montse puede referirse al hecho que también se contempla en física cuántica que habla sobre la multitud de probabilidades que hay como resultado de cualquier acción y que del abanico de ellas sólo se da la que sea observable y por ello elegida en un momento determinado, pero no estoy segura...???
    Un abrazo

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    1. Genial explicación, Angélica!!!
      Digamos que cada cual crea su propia realidad, la que vemos o somos conscientes... pero esto no excluye que existan otras de las que no somos conscientes.
      Gracias por tu aportación, un abrazo!!

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