Uma vez que foi formulado pela primeira vez em 1927, pouco na física tem sido mais certo do que o princípio da incerteza de Heisenberg.
Nomeado em homenagem ao cientista alemão Werner Heisenberg, o princípio demonstra que, em um nível quântico, há um limite para a precisão com que as propriedades complementares podem ser medidas . Se você plotar o ângulo de um elétron, por exemplo, não poderá medir sua amplitude ou taxa de spin.
O princípio da incerteza é realmente fundamental. Muitas vezes é confundido com o “observador efeito ”que também atormenta o mundo quântico, onde certas propriedades de um colapso de configuração quântica como consequência das medições que estão sendo feitas. A fórmula de Heisenberg opera em todos os sistemas de ondas, mesmo quando ninguém está olhando.
Esta semana, no entanto, uma equipe liderada por Giorgio Colangelo, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Barcelona, demonstrou que embora a incerteza não ser evitada, pode ser flanqueada.
Em um artigo publicado na Nature, Colangelo e colegas mostram que é possível “direcionar” a incerteza que surge da medição de uma propriedade de um nêutron ou elétron em outro que não requer atenção – permitindo assim uma medição quase perfeita de um terço.
Para ser franco: afinal, é possível medir a amplitude e o ângulo de um elétron, contanto que você não se importe com sua elevação.
A equipe de Colangelo trabalhou na base de que um elétron tem dois ângulos de spin, em vez de um. O primeiro – aquele para o qual a precisão teria ser útil – se alinha com os pontos da bússola. O segundo se alinha com o horizonte e é irrelevante em termos de como adiciona informações complementares ao conhecimento do ângulo do elétron, a propriedade inicial medida.
Para testar a ideia, os cientistas primeiro resfriaram uma pequena nuvem de átomos a um pouco acima de zero graus Kelvin. Eles então aplicaram um campo magnético para induzir o spin (o mesmo princípio que uma máquina de ressonância magnética usa) e apontaram um laser para medi-lo.
“Direcionando a ação reversa da medição quântica quase inteiramente em um spin não medido componente ”, eles escrevem na Nature, eles possibilitaram“ conhecimento preciso simultâneo do ângulo de rotação e amplitude de rotação ”.
Ao fazer isso, eles não violaram Heisenberg – uma tarefa impossível, de qualquer maneira – mas escaparam .
Descrevendo o resultado, o membro da equipe Morgan Mitchell do Instituto de Ciências Fotônicas da Espanha opta por uma referência da cultura pop.
“Para os cientistas, o princípio da incerteza é muito frustrante – gostaríamos de saber tudo, mas Heisenberg diz que não podemos ”, diz ele.
“ Nesse caso, porém, encontramos uma maneira de saber tudo o que é importante para nós. É como a música dos Rolling Stones: nem sempre você consegue o que quer / mas se tentar às vezes, pode encontrar / conseguir o que precisa. ”
Antes que o experimento pudesse ser conduzido, a equipe teve que projetar e construir várias peças de equipamentos totalmente novos.
Estes funcionarão eventualmente como protótipos para refinamentos na tecnologia atualmente usada em imagens médicas, relógios atômicos, geofísica e nanotecnologia – todos os campos que enfrentam diariamente os efeitos obscuros do filho de Heisenberg.