Divulgación Los científicos ponen en duda Principio de Incertidumbre de Heisenberg

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Los científicos ponen en duda Principio de Incertidumbre de Heisenberg

ScienceDaily (07 de septiembre 2012) - principio de incertidumbre de Werner Heisenberg, formulado por el físico teórico en 1927, es uno de los pilares de la mecánica cuántica. En su forma más familiar, se dice que es imposible medir cualquier cosa sin perturbarlo. Por ejemplo, cualquier intento de medir la posición de una partícula al azar debe cambiar su velocidad. El principio ha acosado a los físicos cuánticos durante casi un siglo, hasta hace poco, cuando los investigadores de la Universidad de Toronto demostró la capacidad de medir directamente la perturbaciones y confirmar que Heisenberg era demasiado pesimista. "Hemos diseñado un aparato para medir una propiedad - la polarización -. De un solofotón A continuación, es necesario medir la cantidad de aparatos que inquieta que fotón", dice Lee Rozema, un doctorado candidato en cuántico Aephraim Profesor Steinberg óptica grupo de investigación de la Universidad de Toronto, y autor principal de un estudio publicado esta semana en la revista Physical Review Letters.

"Para ello, sería necesario medir el fotón antes de que el aparato de medición, pero que también podría alterar el fotón", dice Rozema.

Con el fin de superar este
obstáculo, Rozema y sus colegas, emplearon una técnica conocida como medición débil en el que la acción de un dispositivo de medición es lo suficientemente débil como para tener un impacto imperceptible en lo que se mide.

Antes de cada fotón se envía al aparato de medición, los investigadores midieron lo débilmente y luego se midió de nuevo después, comparando los resultados. Ellos encontraron que la perturbación inducida por la medida es menor que la precisión de la perturbación de Heisenberg relación requeriría. "Cada disparo sólo nos dio un poco de información acerca de la perturbación, pero al repetir el experimento muchas veces hemos sido capaces de conseguir una muy buena idea de lo mucho que el fotón se perturbó", dice Rozema.

Los hallazgos se basan en los recientes desafíos a principio de Heisenberg por científicos de todo el mundo. Físico de la Universidad de Nagoya Masanao Ozawa sugirió en2003que el principio de incertidumbre de Heisenberg no se aplica a la medición, pero sólo pudo sugerir una forma indirecta de confirmar sus predicciones. La validación de la especie, propuso se llevó a cabo el año pasado por el grupo de Yuji Hasegawa, de la Universidad de Tecnología de Viena. En 2010, Griffith científicos de la Universidad de Lund y Austin Wiseman Howard demostraron que las mediciones débiles se podría utilizar para caracterizar el proceso de medición de un sistema cuántico. Sin embargo, seguía habiendo obstáculos para aclarar su idea como efectivamente se requiere un pequeño ordenador cuántico, que es difícil de construir. "En el pasado, hemos trabajado experimentalmente tanto en la implementación de medidas débiles, y el uso de una técnica llamada 'cluster estado computación cuántica' para simplificar la construcción de ordenadores cuánticos. La combinación de estas dos ideas llevaron a la conclusión de que había una manera de implementar Lund y Wiseman ideas en el laboratorio ", dice Rozema. A menudo se supone que el principio de Heisenberg incertidumbre se aplica tanto a la incertidumbre intrínseca que un sistema cuántico debe poseer, así como a las mediciones. Estos resultados muestran que este no es el caso y demostrar el grado de precisión que se puede conseguir con las técnicas de medición débil. "Los resultados nos obligan a ajustar nuestra visión exacta de lo que limita la mecánica cuántica lugares en la medición", dice Rozema. "Estos límites son importantes para la mecánica cuántica fundamentales y también central en el desarrollo de la tecnología" criptografía cuántica",quese basa en el principio de incertidumbre de garantizarque cualquier intruso podría ser detectado debido a la perturbación causada por sus medidas". "El mundo cuántico es todavía lleno de incertidumbre, pero al menos nuestros intentos de ver que no es necesario agregar la incertidumbre tanto como pensábamos!" Los hallazgos aparecen en el documento "Violación de Heisenberg medición de perturbaciones Relación de mediciones débiles". La investigación es apoyada por la financiación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá y el Instituto Canadiense de Investigaciones Avanzadas.



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¿ Qué os parece ?... Saludos.

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Ahora nos vamos a Georgia con el profesor de Física Michael Chapman.


ScienceDaily (26 de febrero de 2012) - La mayoría de las personas tratan de reducir las incertidumbres pequeñas de la vida, llevando los paraguas en los días nublados, la compra de seguros de automóviles o la contratación de inspectores para evaluar viviendas que podría considerar la compra. Para los científicos, la reducción de la incertidumbre es un objetivo no menos importante, aunque en el reino extraño de la física cuántica, el término tiene un significado más específico. Para los científicos que trabajan en la física cuántica, el principio de incertidumbre de Heisenberg dice que las mediciones de las propiedades tales como el impulso de un objeto y su posición exacta no puede ser al mismo tiempo especificado con precisión arbitraria. Como resultado de ello, debe haber alguna incertidumbre, ya sea en la posición exacta del objeto, o su cantidad de movimiento exacto. La cantidad de incertidumbre se puede determinar, y es a menudo representada gráficamente por un círculo que muestra el área dentro de la cual la medición está en realidad. Durante las últimas décadas, los científicos han aprendido a engañar un poco en el principio de incertidumbre a través de un proceso llamado "apretar", que tiene el efecto de cambiar la forma en la incertidumbre se muestra gráficamente. Cambio del círculo a una elipse y en última instancia a casi una línea permite a un componente de las mediciones complementarias - el impulso o la posición, en el caso de un objeto -que se especificarán con más precisión que lo que seríaposible. El área real de incertidumbre se mantiene sin cambios, pero está representado por una forma diferente que sirve para mejorar la precisión en la medición de una propiedad. Esta compresión se ha hecho en la medición de propiedades de los fotones y los átomos, y puede ser importante para ciertas mediciones de alta precisión necesarios por relojes atómicos y los magnetómetros utilizados para crear imágenes de resonancia magnética vistas de estructuras profundas dentro del cuerpo. Para los militares, apretando más precisión podría mejorar la detección de submarinos enemigos que intentan ocultar bajo el agua o mejorar la exactitud de los instrumentos basados en el átomo de guía inercial. Ahora, los físicos del Instituto de Tecnología de Georgia han agregado otra medida a la lista de los que pueden ser exprimidos. En un artículo que aparece en línea 26 de febrero en la revista Nature Physics, informan apretando una propiedad llamado tensor nemático, que se utiliza para describir los átomos de rubidio en Bose-Einstein, una forma única de la materia en la que todos los átomos tienen el mismo quantum Estado. La investigación fue patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia (NSF). "¿Qué hay de nuevo en nuestro trabajo es que probablemente hemos alcanzado el más alto nivel de átomo apretando reportado hasta el momento, y cuanto más te aprieta, mejor", dijo Michael Chapman, profesor en la Escuela de Tecnología de Georgia de la Física. "También estamos apretando algo distinto de lo que la gente ha exprimido antes". Los científicos han estado apretando los estados de espín de los átomos durante 15 años, pero sólo paralos átomos que tienen sólo dos estados cuánticos relevantes - conocido como spin ½ sistemas. En las colecciones de los átomos, los estados de espín de los átomos individuales se pueden sumar para obtener un impulso colectivo angular que describe el sistema entero de átomos. En los átomos de Bose-Einstein en estudio por el grupo de Chapman, los átomos tienen tres estados cuánticos, y su spin colectivo asciende a cero - no es muy útil para la descripción de los sistemas. Así Chapman y estudiantes graduados Chris Hamley, Gerving Corey, Hoang Thai y Bookjans Eva aprendido a exprimir una medida más compleja que describe su sistema de espín 1 átomos: tensor nemático, también conocido como cuadrupolo. Nematicity es una medida de alineación que es importante en la descripción de cristales líquidos, exóticos materiales magnéticos y algunos superconductores de alta temperatura. "No tenemos un vector spin apuntando en una dirección determinada, pero todavía hay una cierta información residual en donde este conjunto de átomos está apuntando", explicó Chapman. "Eso siguiente orden superior descripción es la cuadrupolo, o tensor nemático. Exprimir esto funciona bastante bien, y tenemos un amplio margen de mejora, por lo que pensamos que es relativamente prometedor". Experimentalmente, la compresión se crea por enredo algunos de los átomos, lo que le quita su independencia. Grupo de Chapman logra esto al colisionar átomos en su conjunto de unos 40.000 átomos de rubidio. "Después de chocar, el estado de un átomo está conectado a la del otro átomo, por lo que han sido atrapados en esa forma", dijo. "Este enredo crea la compresión." Reducir la incertidumbre en la medición de átomos podría tener implicaciones importantes para las mediciones precisas magnéticos. El próximo paso será determinar experimentalmente si la técnica puede mejorar la medición de campo magnético, lo que podría tener importantes aplicaciones. "En principio, esto debería ser un experimento sencillo, pero resulta que el mayor desafío es que los campos magnéticos en el laboratorio fluctuar debido a factores ambientales, tales como los efectos de los dispositivos tales como monitores de computadoras", dijo Chapman. "Si tuviéramos un laboratorio silencioso, podríamos medir el campo magnético con y sin estados exprimidos para demostrar la precisión mejorada. Pero en nuestro actual entorno de laboratorio, nuestras mediciones se verían afectados por el ruido exterior no, las limitaciones de los sensores atómicas que está utilizando. " La nueva propiedad exprimido también podría tener aplicación a los sistemas de información cuántica, que pueden almacenar información en el spin de los átomos y su tensor nemático. "Hay un montón de cosas que puedes hacer con el entrelazamiento cuántico, y mejorar la precisión de las mediciones es uno de ellos", agregó Chapman. "Todavía tenemos que obedecer el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, pero sí tenemos la capacidad de manipular".


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La incertidumbre cuántica: ¿Está usted seguro, señor Heisenberg?


ScienceDaily (18 de enero 2012) - principio de incertidumbre de Heisenberg es sin duda una de las fundaciones más conocidas de la física cuántica. Se dice que no todas las propiedades de una partícula cuántica puede ser medida con precisión ilimitada. Hasta ahora, esto ha sido a menudo justificada por la idea de que cada medida necesariamente tiene que molestar a la partícula cuántica, lo que distorsiona los resultados de las mediciones. Sin embargo, esto resulta ser una simplificación excesiva, sugiere una investigación reciente. En los experimentos de neutrones realizado por el profesor Yuji Hasegawa y su equipo en Universidad Tecnológica de Viena,
diferentes fuentes de incertidumbre cuántica ahora se pueden distinguir, validar los resultados teóricos por los colaboradores de Japón. La influencia de la medición en el sistema cuántico no siempre es la razón por la incertidumbre.

Heisenberg argumentos a favor del principio de incertidumbre tiene que ser revisada - el principio de incertidumbre de sí mismo sin embargo sigue siendo válida. Los resultados han sido publicados en la revista Nature Physics.

Posición o el momento - pero nunca ambos.

Es bien sabido que algunas cantidades físicas no puede ser medida al mismo tiempo. La pregunta es, ¿este hecho debe ser interpretado. "Famoso experimento mental de Heisenberg sobre el uso de luz de luz (rayos?) Para medir la posición de un electrón es aún hoy se citan", dice Jacqueline Erhart, del Instituto de Física atómica y subatómica de la Universidad Tecnológica de Viena. Para medir la posición de una partícula con una alta precisión, la luz con una longitud de onda muy corta (y por lo tanto alta energía) tiene que ser utilizado. Esto se traduce en un impulso de ser transferido a la partícula - la partícula se pateado por la luz. Por lo tanto, Heisenberg argumentó, es imposible para medir tanto la posición y el momento con precisión. Lo mismo es cierto para otros pares de cantidades físicas. Heisenberg cree que en estos casos, un error en una medición conduce a una perturbación inevitable de la otra medición. El producto de error y la perturbación, Heisenberg se reivindica, no puede ser menor que un cierto umbral. La naturaleza es incierto - Incluso sin medidas Sin embargo, el efecto de la medición en el sistema cuántico y la alteración resultante de la segunda medición no es el núcleo del problema. "Estas alteraciones también están presentes en la física clásica - que no están necesariamente vinculados a la física cuántica", Stephan Sponar (Viena UT) explica. La incertidumbre tiene sus raíces en la naturaleza cuántica de la partícula. Las partículas cuánticas no puede ser descrito como un objeto puntual con una velocidad bien definida. En su lugar, las partículas cuánticas se comportan como una onda - y para, una onda de posición y el momento no se puede definir con precisión al mismo tiempo. Se podría decir que la partícula en sí no tiene ni siquiera "sabe" exactamente donde está y lo rápido que viaja -independientemente de la partícula que se está midiendo o no. Una relación de incertidumbre generalizada - Tomando la medición en cuenta "Con el fin de describir la incertidumbre fundamental y la perturbación adicional debido al proceso de medición, tanto de las partículas y dispositivo de medición tiene que ser tratado en el marco de la teoría cuántica", dice Georg Sulyok (Viena UT). Esto fue hecho por el físico japonés Ozawa Masanao profesor en 2003, dando lugar a un principio de incertidumbre generalizada. Sus ecuaciones contienen diferentes "clases de incertidumbre": Por un lado la incertidumbre que proviene de la medición, ya que perturba la partícula (esto es la incertidumbre descrita en el experimento mental de Heisenberg de la posición-impulso de medición), por otra parte las ecuaciones contienen la incertidumbre fundamental cuántica, que está presente en cualquier sistema cuántico, independientemente de la medición. Los neutrones y su spin Un diseño experimental sofisticado hecho posible estudiar estos contribución a la incertidumbre en la Universidad Tecnológica de Viena. En lugar de la posición de una partícula y su momento, el spin de los neutrones se midió. El giro en la dirección x y el giro en la dirección y no se puede medir simultáneamente, cumplen la relación de incertidumbre, en la misma manera como posición y momento. Con los campos magnéticos, los giros de neutrones se rotaron en la dirección correcta, entonces los giros se midieron en dos experimentos consecutivos. La realización de un gran número de mediciones con pequeños y bien definidos los cambios en el aparato de medición, los físicos podrían estudiar la interacción entre las diferentes fuentes de incertidumbre. Perturbación arbitrariamente pequeña "Cuanto menor es el error en una medición, cuanto mayor sea la perturbación de la otra - esta regla aún mantiene. Pero el producto de error y la perturbación se puede hacer arbitrariamente pequeño -. Incluso más pequeño que la formulación original de Heisenberg del principio de incertidumbre permitiría, "dice el profesor Yuji Hasegawa. Pero incluso si dos mediciones apenas influyen mutuamente: la física cuántica sigue siendo "incierta". "El principio de incertidumbre es, por supuesto, sigue siendo cierto," los investigadores confirmar. "Pero la incertidumbre no siempre provienen de la influencia perturbadora de la medición, sino de la naturaleza cuántica de la partícula en sí".

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En esta noticia nos viene a decir que el principio de incertidumbre tal vez se pueda resolver en el tiempo, con el progreso científico con el que vamos avanzando. Prueba de ello son los 2 primeros post de éste tema; el cuál creo que es todo un reto para los físicos.

Un saludo.

[Julián]

Re: Los científicos ponen en duda Principio de Incertidumbre de Heisenberg

[FONT=arial]Está bien que se pongan en dudas principios ya que de esa manera el conocimiento avanza. Pero hasta que no sea demostrado lo contrario no se puede afirmar el hecho. Muchos científicos estubieron en desacuerdo con esto. A pesar del éxito de la teoría cuántica, el mismo Einstein se mostraba en particular desacuerdo con la manera en que se interpretaba la teoría. En particular, Einstein no aceptó la interpretación de Heinsenberg del principio de incertidumbre, los puntos de vista de Einstein acerca de la naturaleza probabilística de la teoría cuántica se plasman en su enunciado: "Dios no juega a los dados con el universo".

Einstein intentó refutar el principio de incertidumbre mediante esos experimentos mentales en los que él era el mejor maestro. Tenía el finde probar que la interacción entre el aparato de medida y el objeto físico, el electrón por caso, no puede ser tan misteriosa e incognoscible como pretendían Bohr, Born y Heisenberg o que la discontinuidad no debía jugar un papel tan grande. Uno de esos experimentos mentales, por ejemplo, consistía en una pared con un agujero pequeño por el que pasaba un electrón que iba a chocar con una pantalla semiesférica, produciendo un centelleo en uno de sus puntos. Einstein argumentaba que inmediatamente antes del impacto, la función de onda tenía un valor no nulo en toda la pantalla, que se debería anular instantáneamente en el momento del impacto (pues el electrón no podía llegar ya a otro punto), lo que contradecía a la teoría de la relatividad pues habría una acción que se propagaría más deprisa que la luz. Bohr argumentó el día siguiente que el principio de incertidumbre obligaba a tener en cuenta el retroceso de la pared al pasar el electrón lo que obligaba a admitir una incertidumbre en el momento de paso, haciendo inválido el argumento de Einstein. Uno a uno Bohr iba refutando los argumentos de Einstein, al costo de varias noches de poco sueño y mucho trabajo.

Como se ve, desde el comienzo de la física cuántica había científicos que se encontraban en desacuerdo con esta, no es algo nuevo. Pero esos científicos que ponían en duda dicha teoría sabían muy bien que no basta con estar en desacuerdo sino que hay que demostrar las hipótesis.

Desde mi punto de vista, los científicos en un punto se desviaron de la esencia. Lo que quiero referirme es que empezaron a parecerse más a matemáticos que a físicos, y eso es algo que desde mi punto de vista Albert Einstein tenía muy claro. Y lo plasmó en una simple frase "Dios no juega a los dados". La palabra Dios no tiene un significado tanto religioso sino haciendo alusión a la realidad certera, en donde existe un orden y leyes universales que gobiernan las cosas. Y "no juega a los dados" obviamente hace alusión al carácter probabilístico.
Yo no me estoy refiriendo que esté mal la física cuántica porque se base en la probabilidad pero no es la explicación o verdad absoluta de lo que en verdad pasa. Hasta el momento necesariamente hay que recurrir a herramientas como la probabilidad para explicar las cosas en esa escala ya que los instrumentos de medición que poseemos a esa escala tienen margen de error. O quizás la forma en que estamos midiendo lleva a esa incertidumbre.
Quizás nunca podremos encontrar la forma de no cometer esos errores en la medición a esa escala pero no quiere decir que la esencia de las cosas sea probabilística, la probabilidad es una herramienta.

Ahora una cosa que salten físico y digan que la naturaleza de las cosas es incierta es un disparate. Lo incierto es la medición!
La superposición de las cosas y seguro todo el mundo conoce el cuentito del gato ese. ¿como esta el gato antes de observarlo? Y la respuesta que dicen es no está ni vivo ni muerto sino que los estados están superpuestos hasta que se observe y colapse la función de onda. Primero que nada la función de onda no es el gato sino una función que describe el estado del gato y por supuesto hasta que no lo veas no vas a saber en que estado está y eso no quiere decir que el gato va a ser un muertovivo hasta que se observe. A los que están leyendo esto déjenme decirle que están porque lo están observando, si nadie los estuviera observando entonces estarían y no estarían. Las cosas ya no son las cosas sino son funciones matemáticas.

Pero ojo, esta gente ya tiene la respuesta al argumento anterior. Ellos dicen que en el mundo subatómico se dan esas características, que un electrón a diferencia del gato antes que se observe esta y no esta a la vez, esos estados están superpuestos. Pero ¿por qué va haber una diferencia? si el gato, es decir, las cosas macroscópicas están formadas por partículas subatómicas. Así que sin duda lo que hace la diferencia es la medición.
El principio de incertidumbre establece que para las partículas subatómicas no se puede conocer exactamente la posición y el momento con certeza a la vez. ¿Y por que para un auto si se puede? Podemos ver donde está y a que velocidad se mueve, ya que lo vemos por la luz y como es grande, el error es pequeño. Para ver algo se necesita luz, si queremos ver un electrón tenemos que mandarle luz, pero la luz interacciona con este y lo va a cambiar de lugar. ¿Eso quiere decir (como dice el texto) que el electrón "no sabe" (la palabra que usa el texto) donde esta y a que velocidad va? Yo aseguro que no, el electrón "sabe" donde está y a que velocidad va con certeza pero nosotros no.
Nosotros no podemos saber con certeza en que lugar puntual esta un electrón así que inventamos el concepto de orbital y decimos que este es la región con mayor probabilidad de que esté el electrón. ¿eso quiere decir que el electrón es una onda de probabilidades? No! sino que tras la imposibilidad de conocer con certeza la posición exacta lo "modelizamos" mediante una ecuación probabilista.

Entonces ¿hay que poner el duda el principio de incertidumbre? Si a lo que se refieren es que el principio de incertidumbre es causa de la imposibilidad de medir al mismo tiempo la posición y el momento con certeza. No.
Si se refieren a que el principio de incertidumbre se refiere a que las cosas son incerteras. Si, hay que ponerlo a duda.

En esta noticia nos viene a decir que el principio de incertidumbre tal vez se pueda resolver en el tiempo, con el progreso científico con el que vamos avanzando. Prueba de ello son los 2 primeros post de éste tema; el cuál creo que es todo un reto para los físicos.

Los físicos tiene que utilizar el cálculo, la probabilidad y la estadística como herramientas en vez de manipularlas a voluntad. Las personas tienen que ponerse en su lugar y saber que somos limitados, que quizás no todo está a nuestro alcance. Porque nosotros no podamos determinar algo con precisión no quiere decir que ese algo sea impreciso, quizás la impresición este en nosotros, pero no esos "físicos" no so impresisos, nunca se equivocan, lo que es impresiso son las cosas. [/FONT]