Desde que se formuló por primera vez en En 1927, poco en física ha sido más cierto que el principio de incertidumbre de Heisenberg.
Nombrado en honor al científico alemán Werner Heisenberg, el principio demuestra que a nivel cuántico existe un límite en la precisión con la que se pueden medir las propiedades complementarias. . Si traza el ángulo de un electrón, por ejemplo, no podrá medir también su amplitud o velocidad de giro.
El principio de incertidumbre es verdaderamente fundamental. A menudo se confunde con el «observador efecto ”que también atormenta al mundo cuántico, en el que ciertas propiedades de una configuración cuántica colapsan como consecuencia de las mediciones que se toman. La fórmula de Heisenberg opera en todos los sistemas de ondas, incluso cuando nadie está mirando.
Esta semana, sin embargo, un equipo dirigido por Giorgio Colangelo del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona demostró que si bien la incertidumbre no puede evitarse, puede ser superado.
En un artículo publicado en Nature, Colangelo y sus colegas muestran que es posible «dirigir» la incertidumbre que surge al medir una propiedad de un neutrón o electrón en otro que no requiere atención, lo que permite una medición casi perfecta de un tercio.
Para decirlo sin rodeos: resulta que, después de todo, es posible medir tanto la amplitud como el ángulo de un electrón, siempre y cuando no te importe su elevación.
El equipo de Colangelo trabajó sobre la base de que un electrón tiene dos ángulos de espín, en lugar de uno. El primero, aquel para el que la precisión ser útil: se alinea con los puntos de la brújula. El segundo se alinea con el horizonte y es irrelevante en términos de cómo agrega información complementaria al conocimiento del ángulo del electrón, la propiedad inicial medida.
Para probar la idea, los científicos primero enfriaron una pequeña nube de átomos a poco más de cero grados Kelvin. Luego aplicaron un campo magnético para inducir el espín (el mismo principio que usa una máquina de resonancia magnética) y apuntaron un láser para medirlo.
«Dirigiendo la retroacción de la medición cuántica casi por completo en un espín no medido componente ”, escriben en Nature, permitieron“ un conocimiento preciso y simultáneo del ángulo de giro y la amplitud de giro ”.
Al hacerlo, no violaron Heisenberg, una tarea imposible, de todos modos, pero evadieron
Al describir el resultado, el miembro del equipo Morgan Mitchell del Instituto de Ciencias Fotónicas de España opta por una referencia de la cultura pop.
«Para los científicos, el principio de incertidumbre es muy frustrante: nos gustaría saberlo todo, pero Heisenberg dice que no podemos ”, dice.
» En este caso, sin embargo, encontramos una manera de saber todo lo que nos importa. Es como la canción de los Rolling Stones: no siempre puedes conseguir lo que quieres, pero si lo intentas a veces, es posible que encuentres o consigas lo que necesitas «.
Antes de que se pudiera realizar el experimento, el equipo Tuvo que diseñar y construir varias piezas de equipos completamente nuevos.
Estos eventualmente funcionarán como prototipos para refinamientos en la tecnología que se usa actualmente en imágenes médicas, relojes atómicos, geofísica y nanotecnología, todos los campos que diariamente confrontan los efectos de oscurecimiento. del hijo de Heisenberg.