El principio de incertidumbre
Estamos conscientes que la probabilidad reina en el mundo cuántico sin embargo, cualquiera podría pensar que, si bien, no podemos saber donde se encuentra exactamente una partícula, en el momento que la "observemos" seremos capaces de conocer todos los valores de sus propiedades, pero no se podría estar más equivocado.....
Si hacemos la rendija más pequeña, instintivamente pensaremos que los electrones acabaran en una sección más reducida de la lámina. Digamos que empezamos con una rendija relativamente amplia que taparemos gradualmente. A primera instancia, nuestra predicción es correcta y los electrones empiezan a golpear una sección cada vez más estrecha. En algún momento, sin embargo, empezará a ocurrir lo opuesto. Si seguimos haciendo la rendija más pequeña hasta el punto de ser demasiado estrecha, los electrones empiezan a esparcirse otra vez.
 |
| Esquema del experimento - los electrones son enviados a través de una estrecha abertura y golpean la placa de detección. La imagen muestra que la vasta mayoría de electrones golpea el área directamente detrás de la placa. El color gris muestra el área donde la mayoría de los electrones están |
Éste fenómeno es una consecuencia del denominado principio de incertidumbre de Heisenberg, el cual fue introducido por Werner Heisenberg en 1927. El principio de incertidumbre define que existen pares de propiedades físicas los valores de los cuales no pueden ser conocidos simultáneamente. Contra más precisa sea una propiedad, mayor la certeza en la otra propiedad. El par de propiedades más famoso es el ímpetu y la posición. La incertidumbre en el ímpetu de una partícula dada multiplicada por la incertidumbre en la posición de esta partícula siempre será mayor o igual al valor de la conste reducida de Planck dividida entre dos:
Δx•Δp ≥ ħ/2
(ħ = h/2π)
A mayor precisión en la posición de una partícula, menor la información sobre su ímpetu. Volvamos al apartado de los electrones atravesando una rendija. Si hiciéramos la rendija más estrecha, la incertidumbre sobre la posición de los electrones se reduce. En consecuencia, la incertidumbre sobre su ímpetu debe aumentar. Los electrones ahora tienen una mayor probabilidad de cambiar su dirección (Por ejemplo, desviarse hacia los lados) o velocidad, causando que se propaguen más en la lámina.
Consideremos, por ejemplo, que queremos medir el ímpetu de cierta partícula con la mayor precisión posible. La ecuación de Broglie (λ=h/p) muestra que el ímpetu de una partícula depende de la longitud de onda de su función de onda (p=h/λ). Por lo tanto, si queremos averiguar la longitud de la onda, la función de onda no puede estar demasiado localizada, ya que la longitud de onda de una onda localizada no es determinada con precisión. Por otra parte, si queremos medir la posición de una partícula, necesitamos una onda que esté lo más localizada posible. Por supuesto, una onda no puede estar localizada y propagada al mismo tiempo, lo que significa que al medir la posición y el ímpetu de una partícula al mismo tiempo, se tiene que llegar a un acuerdo para tener una función de onda parcialmente localizada y parcialmente propagada y así proveer valores relativamente precisos para ambos. A esta función de onda se le denomina paquete de ondas.
 |
| Una función de onda ideal para determinar el momentum de un objeto (esparcido). La incertidumbre respecto a la posición es enorme. Su longitud de onda es precisamente conocida. |
 |
| Una función de onda ideal para determinar la posición de un objeto (localizada). La incertidumbre respecto al momentum es enorme. Su longitud de onda es completamente desconocida. |
 |
| Un ejemplo de paquete de onda - la función de onda es parcialmente localizada y parcialmente esparcida. |
Comentarios
Publicar un comentario