Da den først blev formuleret i 1927, har lidt i fysik været mere sikkert end Heisenbergs usikkerhedsprincip.
Opkaldt efter den tyske videnskabsmand Werner Heisenberg, viser princippet, at der på kvanteniveau er en grænse for den præcision, hvormed komplementære egenskaber kan måles. Hvis du f.eks. Tegner en elektronvinkel, kan du ikke også måle dens amplitude eller omdrejningshastighed.
Usikkerhedsprincippet er virkelig grundlæggende. Det forveksles ofte med “observatøren”. effekt ”, der også bedevils kvanteverdenen, hvor visse egenskaber ved en kvanteopstilling kollapser som en konsekvens af, at målinger bliver taget. Heisenbergs formel fungerer i alle bølgesystemer, selv når ingen ser.
Denne uge viste et hold ledet af Giorgio Colangelo fra Barcelona Institute of Science and Technology dog, at mens usikkerhed ikke kan undgås, kan det være uden for flankeret.
I et papir, der er offentliggjort i Nature, viser Colangelo og kolleger, at det er muligt at “dirigere” den usikkerhed, der opstår ved at måle en egenskab af en neutron eller elektron ind i en anden, der ikke kræver opmærksomhed – og derved tillader næsten perfekt måling af en tredjedel.
For at sige det direkte: det viser sig, at det trods alt er muligt at måle både amplituden og vinklen på en elektron, så længe du ikke er ligeglad med dens højde.
Colangelos hold arbejdede på det grundlag, at et elektron har to vinkler af snarere end en. Den første – den, for hvilken præcision ville være nyttigt – justerer sig med kompassets punkter. Det andet stemmer overens med horisonten og er irrelevant med hensyn til hvordan det tilføjer supplerende information til viden om elektronens vinkel, den indledende egenskab målt.
For at teste ideen afkølede forskerne først en lille sky af atomer til lige over nul grader Kelvin. Derefter påførte de et magnetfelt for at fremkalde spin (det samme princip, som en MR-maskine bruger) og pegede en laser på det for at måle det.
“Ved at dirigere kvantemålingens back-action næsten udelukkende til et umålt spin komponent, ”skriver de i Nature, de aktiverede” samtidig præcis viden om spinvinkel og spinamplitude “.
Ved at gøre det overtrådte de ikke Heisenberg – alligevel en umulig opgave – men de undgik det.
Som en beskrivelse af resultatet vælger holdmedlem Morgan Mitchell fra Institute of Photonic Sciences i Spanien en popkulturreference.
“For forskere er usikkerhedsprincippet meget frustrerende – vi vil gerne vide alt, men Heisenberg siger, at vi ikke kan, “siger han.
” I dette tilfælde fandt vi dog en måde at vide alt, hvad der betyder noget for os. Det er som Rolling Stones-sangen: Du kan ikke altid få det, du vil / men hvis du prøver nogle gange, kan du bare finde / du får det, du har brug for. ”
Før eksperimentet kunne gennemføres, holdet var nødt til at designe og bygge flere stykker helt nyt udstyr.
Disse vil i sidste ende fungere som prototyper til forbedringer inden for teknologi, der i øjeblikket anvendes inden for medicinsk billeddannelse, atomure, geofysik og nanoteknologi – alle områder, der dagligt konfronterer de tilslørede effekter af Heisenbergs barn.