Poiché è stato formulato per la prima volta in 1927, poco in fisica è stato più certo del principio di indeterminazione di Heisenberg.
Prende il nome dallo scienziato tedesco Werner Heisenberg, il principio dimostra che a livello quantistico esiste un limite alla precisione con cui è possibile misurare le proprietà complementari Se si traccia l’angolo di un elettrone, ad esempio, non è possibile misurare anche la sua ampiezza o velocità di rotazione.
Il principio di indeterminazione è veramente fondamentale. Viene spesso confuso con “osservatore effetto ”che tormenta anche il mondo quantistico, in cui alcune proprietà di un assetto quantistico collassano come conseguenza delle misurazioni effettuate. La formula di Heisenberg opera in ogni sistema ondoso, anche quando nessuno guarda.
Questa settimana, tuttavia, un team guidato da Giorgio Colangelo dell’Istituto di scienza e tecnologia di Barcellona ha dimostrato che mentre l’incertezza non può essere evitato, può essere superato.
In un articolo pubblicato su Nature, Colangelo e colleghi mostrano che è possibile “dirigere” l’incertezza che deriva dalla misurazione di una proprietà di un neutrone o di un elettrone in un altro che non richiede attenzione, consentendo così una misurazione quasi perfetta di un terzo.
Per dirla senza mezzi termini: si scopre che, dopotutto, è possibile misurare sia l’ampiezza che l’angolo di un elettrone, purché non ti interessi della sua elevazione.
Il team di Colangelo ha lavorato sulla base del fatto che un elettrone ha due angoli di rotazione, piuttosto che uno. Il primo, quello per il quale la precisione essere utile: si allinea con i punti cardinali. Il secondo si allinea con l’orizzonte ed è irrilevante in termini di aggiunge informazioni complementari alla conoscenza dell’angolo dell’elettrone, la proprietà iniziale misurata.
Per testare l’idea, gli scienziati hanno prima raffreddato una piccola nuvola di atomi a poco più di zero gradi Kelvin. Hanno quindi applicato un campo magnetico per indurre lo spin (lo stesso principio utilizzato da una macchina per la risonanza magnetica) e hanno puntato un laser su di esso per misurarlo.
“Dirigendo l’azione di ritorno della misurazione quantistica quasi interamente in uno spin non misurato componente “, scrivono su Nature, hanno consentito” una conoscenza precisa simultanea dell’angolo di rotazione e dell’ampiezza di rotazione “.
In tal modo, non hanno violato Heisenberg – un compito impossibile, comunque – ma hanno evitato it.
Descrivendo il risultato, il membro del team Morgan Mitchell dell’Istituto di scienze fotoniche in Spagna opta per un riferimento alla cultura pop.
“Per gli scienziati, il principio di incertezza è molto frustrante – ci piacerebbe sapere tutto, ma Heisenberg dice che non possiamo “, dice.
” In questo caso, però, abbiamo trovato un modo per sapere tutto ciò che conta per noi. È come la canzone dei Rolling Stones: non puoi sempre ottenere quello che vuoi / ma se ci provi a volte potresti trovare / ottenere ciò di cui hai bisogno. “
Prima che l’esperimento potesse essere condotto, il team ha dovuto progettare e costruire diversi pezzi di apparecchiature nuove di zecca.
Questi alla fine funzioneranno come prototipi per perfezionamenti nella tecnologia attualmente utilizzata nell’imaging medico, negli orologi atomici, nella geofisica e nelle nanotecnologie, tutti campi che quotidianamente affrontano gli effetti oscuranti del figlio di Heisenberg.