Beroemd Onzekerheidsbeginsel Is Verkeerd Begrepen, Zeggen Wetenschappers

{h1}

Een nieuw onderzoek laat zien dat de handeling van het meten van een kwantumsysteem het niet zo veel hoeft te verstoren als veel wetenschappers veronderstelden, volgens het beroemde onzekerheidsbeginsel.

Meer dan 80 jaar nadat het onzekerheidsbeginsel voor het eerst werd voorgesteld, strijken wetenschappers enkele onzekerheden over de beroemde fysica-notie uit.

Het onzekerheidsprincipe, voorgesteld in 1927 door de Duitse natuurkundige Werner Heisenberg, stelt dat hoe nauwkeuriger de positie van een deeltje wordt gemeten, hoe minder precies het momentum kan worden gekend, en omgekeerd. Het is al lang aangeroepen om de manier te beschrijven waarop het meten van een voorwerp dat voorwerp verstoort.

Maar een nieuw experiment laat zien dat dit niet waar hoeft te zijn.

"Je hoeft geen onzekerheid toe te voegen aan een kwantumsysteem door het te meten," zei Lee Rozema, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Toronto die een nieuwe studie van het onzekerheidsbeginsel leidde.

Rozema en zijn collega's vonden dit aspect van het onzekerheidsprincipe vaak verkeerd begrepen, en dat kwantummetingen niet zoveel schade aanrichten aan wat ze meten als veel mensen, inclusief natuurkundigen, aannemen. [Afbeelding: de kleinste deeltjes van de natuur]

De onderzoekers gebruikten de testcase van een lichtdeeltje, een foton genaamd. Ze wilden de polarisatie of oriëntatie van het foton meten. Om het foton niet meer te storen dan absoluut noodzakelijk was, gebruikten ze een methode die zwakke meting wordt genoemd, die indirect een kwantumsysteem meet door de interacties met een gerelateerd kwantumsysteem te analyseren.

"Als je een meting wilt doen zonder je systeem te storen, dan kun je de interactie erg zwak maken, maar dan krijg je niet veel informatie over het systeem", vertelde Rozema aan WordsSideKick.com. "Wat we doen, is het vele, vele malen doen en statistieken opbouwen."

In het geval van het foton, maten de fysici de interactie tussen de polarisatie van het deeltje en zijn positie in de ruimte. Na herhaalde metingen kwamen ze tot een schatting van de polariteit van het foton. Ze gebruikten vervolgens een apparaat om de polarisatie van het foton direct te meten en vergeleken de resultaten.

"De verstoring die we hebben gevonden, is minder dan wat je zou krijgen als je het Heisenberg-onzekerheidsbeginsel naïef toepast op de metingen," zei Rozema.

Eerder hadden onderzoekers moeite met het bestuderen van hoeveel een meting een systeem verstoort, omdat ze niet in staat zijn geweest om de intrinsieke storing die elke meting zou kunnen veroorzaken te scheiden van de storing die specifiek is voor het meetapparaat. Zwakke metingen lossen dit probleem op.

De bevindingen weerleggen het onzekerheidsprincipe van Heisenberg niet, maar ze helpen het te verduidelijken, zei Rozema. De onzekerheid die in het principe wordt gekwantificeerd, is geen resultaat van meting, maar komt voort uit de intrinsieke onzekerheid van alle subatomaire, kwantumsystemen, vanwege het feit dat deeltjes bestaan ​​in waarschijnlijkheidsstaten, in plaats van zekerheid.

"Je kwantumsysteem heeft nog steeds de onzekerheid dat het onzekerheidsprincipe van Heisenberg zegt dat het werkt," zei Rozema. "Maar je hoeft geen extra onzekerheid aan het kwantumsysteem toe te voegen door het te meten."

Een paper met de studie werd eerder deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review of Letters.

Volg Clara Moskowitz op Twitter @ClaraMoskowitz of WordsSideKick.com @wordssidekick. We zijn ook bezig Facebook & Google+.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com