Princípio da incerteza de Heisenberg


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A relação da incerteza é relacionada à natureza quântica ondulatória dos objetos. Isto é resumido como a impossibilidade de complementaridade de duas medidas, como a posição e o momento serem definidas com precisão arbitrária na mesma configuração experimental. A incerteza é descrita pela inequação:

 

\( \Delta x \cdot \Delta p_x \ge \frac{\hbar}{2}\)

 

  • \( \Delta x \) é a acurácia (desvio padrão) a qual a posição da partícula é definida na direção x.
  • \( \Delta p_x \) é a acurácia (desvio padrão) a qual o momento da partícula é definida na direção x.
  • \( \hbar \simeq 1.1 \times 10^{-34} J s \) é o quantum de ação reduzido (ou constante reduzida) de Planck.

 

O pré-fator ℏ depende de como você define a acurácia da posição e do momento, que é da ordem de 1. Nós podemos demonstrar o efeito e a importância da relação da incerteza em um experimento.

Desafio experimental: moléculas viajando por uma fenda simples

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Quando você reduz o comprimento da fenda para determinar a posição da partícula com grande acurácia você espera primeiramente reduzir o comprimento do feixe molecular. Entretanto, abaixo de um certo comprimento da fenda, ocorre o aumento da incerteza do momento e, com isto, ocorre o aumento da incerteza direcional que pode ser traduzido em uma grande incerteza da posição. Este é o mecanismo chave explorado na preparação dos próximos experimentos: um feixe de moléculas atravessará pequenas fendas, que terão primeiramente o seu momento deslocalizado e, como consequência disto, também sua posição.

Princípio de incerteza

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O gráfico abaixo mostra o comprimento do feixe molecular atrás de uma fenda como função de seu comprimento. Se o comprimento da fenda diminui ultrapassando o limite da incerteza, o feixe molecular aumenta.