Protože byl poprvé formulován v 1927, málo ve fyzice bylo jistější než Heisenbergův princip neurčitosti.
Princip pojmenovaný podle německého vědce Wernera Heisenberga ukazuje, že na kvantové úrovni existuje limit přesnosti, s jakou lze měřit doplňkové vlastnosti . Pokud například zakreslíte úhel elektronu, nemůžete také měřit jeho amplitudu nebo rychlost otáčení.
Princip neurčitosti je skutečně zásadní. Často je zaměňován s „pozorovatelem“ efekt “, který také narušuje kvantový svět, kde se některé vlastnosti kvantového uspořádání zhroutí v důsledku provedených měření. Heisenbergův vzorec funguje v každém vlnovém systému, i když se nikdo nedívá.
Tento týden však tým vedený Giorgiem Colangelem z barcelonského institutu vědy a technologie prokázal, že zatímco nejistota nemůže je možné se tomu vyhnout, lze jej obejít.
V článku publikovaném v Nature Colangelo a jeho kolegové ukazují, že je možné „směrovat“ nejistotu, která vzniká měřením jedné vlastnosti neutronu nebo elektronu do další, který nevyžaduje pozornost – a tak umožňuje téměř dokonalé měření třetiny.
Abych to řekl na rovinu: ukázalo se, že je koneckonců možné měřit jak amplitudu, tak úhel elektron, pokud se nestaráte o jeho elevaci.
Colangelov tým pracoval na tom, že elektron má spíše dva úhly rotace než jeden. První – ten, jehož přesnost by být užitečný – zarovná se s body kompasu. Druhý se zarovná s horizontem a je irelevantní z hlediska toho, jak přidává doplňující informace ke znalostem úhlu elektronu, měřené počáteční vlastnosti.
Aby tuto myšlenku otestovali, vědci nejprve ochladili malý oblak atomů těsně nad nula stupňů Kelvina. Poté aplikovali magnetické pole k vyvolání rotace (stejný princip, jaký používá přístroj pro magnetickou rezonanci) a namířili na ni laser, aby ji změřili.
„Směrováním zpětné akce kvantového měření téměř úplně do neměřeného rotace komponenta, “píší v Nature, umožnili„ simultánní přesnou znalost úhlu rotace a amplitudy rotace “.
Tím neporušili Heisenberg – stejně nemožný úkol – ale vyhnuli se it.
Při popisu výsledku se člen týmu Morgan Mitchell z Institutu fotonických věd ve Španělsku rozhodl pro odkaz na popkulturu.
„Pro vědce je princip neurčitosti velmi frustrující – rádi bychom věděli všechno, ale Heisenberg říká, že nemůžeme, “říká.
„ V tomto případě jsme však našli způsob, jak poznat vše, na čem pro nás záleží. Je to jako píseň Rolling Stones: nemůžete vždy dostat to, co chcete, ale pokud to někdy zkusíte, jednoduše najdete / získáte to, co potřebujete. “
Než mohl být experiment proveden, tým musel navrhnout a postavit několik zcela nových zařízení.
Ty budou nakonec fungovat jako prototypy zdokonalení technologie, která se v současné době používá v lékařských zobrazovacích metodách, atomové hodiny, geofyzika a nanotechnika – všechna pole, která denně čelí zakrývajícím účinkům Heisenbergova dítěte.