Siden den ble formulert første gang i 1927 har lite i fysikk vært mer sikkert enn Heisenbergs usikkerhetsprinsipp.
Oppkalt etter tysk forsker Werner Heisenberg, viser prinsippet at det på kvantet nivå er en grense for presisjonen som komplementære egenskaper kan måles med. Hvis du for eksempel tegner vinkelen til et elektron, kan du ikke også måle amplituden eller spinnhastigheten.
Usikkerhetsprinsippet er virkelig grunnleggende. Det forveksles ofte med «observatøren». effekt ”som også bedevilser kvanteverdenen, hvor visse egenskaper ved et kvanteoppsett kollapser som en konsekvens av at målinger blir tatt. Heisenbergs formel fungerer i alle bølgesystemer, selv når ingen ser.
Denne uken viste imidlertid et team ledet av Giorgio Colangelo fra Barcelona Institute of Science and Technology at mens usikkerhet ikke kan unngås, kan det være utenfor flankert.
I et papir publisert i Nature viser Colangelo og kollegaer at det er mulig å «lede» usikkerheten som oppstår ved å måle en egenskap til et nøytron eller elektron inn i en annen som ikke krever oppmerksomhet – og dermed tillater nesten perfekt måling av en tredjedel.
For å si det rett ut: det viser seg at det tross alt er mulig å måle både amplituden og vinkelen til et elektron, så lenge du ikke bryr deg om høyden.
Colangelos team jobbet på grunnlag av at et elektron har to vinkler av snurr, i stedet for en. Den første – den som presisjon ville være nyttig – justerer seg med kompassets punkter. Det andre justerer seg med horisonten, og er irrelevant med hensyn til hvordan det legger til utfyllende informasjon til kunnskapen om elektronens vinkel, den opprinnelige egenskapen som ble målt.
For å teste ideen avkjølte forskerne først en liten sky av atomer til rett over null grader Kelvin. De påførte deretter et magnetfelt for å indusere spinn (det samme prinsippet som en MR-maskin bruker) og pekte en laser på det for å måle det.
«Ved å rette kvantemålingens back-action nesten ut i et umålt spinn komponent, ”skriver de i Nature, de aktiverte“ samtidig presis kunnskap om spinnvinkel og spinnamplitude ”.
Ved å gjøre det, brøt de ikke Heisenberg – uansett en umulig oppgave – men de unngikk det.
Når han beskriver resultatet, velger teammedlem Morgan Mitchell fra Institute of Photonic Sciences i Spania en popkulturreferanse.
«For forskere er usikkerhetsprinsippet veldig frustrerende – vi vil gjerne vite alt, men Heisenberg sier at vi ikke kan, «sier han.
» I dette tilfellet fant vi imidlertid en måte å vite alt som betyr noe for oss. Det er som Rolling Stones-sangen: du kan ikke alltid få det du vil / men hvis du prøver noen ganger, kan du bare finne / du får det du trenger. ”
Før eksperimentet kunne gjennomføres, teamet måtte designe og bygge flere splitter nytt utstyr.
Disse vil etter hvert fungere som prototyper for forbedringer innen teknologi som for tiden brukes i medisinsk bildebehandling, atomur, geofysikk og nanoteknologi – alle felt som daglig konfronterer de uklare effektene av Heisenbergs barn.