¿Por qué es importante el principio de incertidumbre de Heisenberg, para la Física Atómica?
Una consecuencia importante de la dualidad onda-partícula en la naturaleza es el principio de incertidumbre o, mejor, principio de indeterminación, el cual establece que, en principio, es imposible medir simultáneamente la posición y el momento lineal de una partícula con una precisión ilimitada. Una forma habitual de medir la posición de un objeto es observar dicho objeto iluminándolo con luz. Al hacer esto la luz se dispersa en el objeto y determinamos su posición por la dirección de la luz dispersada. Si utilizamos luz de longitud de onda ʎ, podemos medir la posición x solo con una precisión ∆x del orden de ʎ debido a los efectos de difracción y la fórmula ∆x ~ ʎ.
Por lo tanto, para reducir la incertidumbre en la posición, podemos utilizar luz, de longitud de onda muy corta, incluso quizá rayos X. En principio no hay límite en la exactitud de la medida de la posición, ya que no hay límite en cuanto a lo corta que puede ser la longitud de onda ʎ.
Cuando la longitud de onda de la radiación es pequeña, el momento lineal del fotón es grande y el medida del cambio del momento tendrá una gran incertidumbre. Esta incertidumbre no puede eliminarse reduciendo la intensidad de la luz; tal reducción simplemente disminuye el número de fotones de haz. Para ver el objeto, debemos dispersar al menos un fotón. Por lo tanto, la incertidumbre en la medida del momento lineal de la partícula será grande si ʎ es pequeña y la incertidumbre en la medida de la posición del objeto será grande si ʎ es grande también.
Lógicamente, podríamos también observar partículas dispersando electrones en lugar de fotones, pero subsiste el problema. Si utilizamos electrones de momento lineal pequeño para reducir la incertidumbre en la medida de esta magnitud, tendremos una gran incertidumbre en la medida de la posición debido a la difracción de los electrones.
Un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o su momento lineal exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos conlleva imprecisiones.
El principio de incertidumbre significa que el Universo es más complejo de lo que se suponía.
Ciertamente, en muchas observaciones científicas, la incertidumbre es tan insignificante comparada con la escala correspondiente de medidas, que se le puede descartar para todos los propósitos prácticos. Uno puede determinar simultáneamente la posición y el movimiento de una estrella, o un planeta, o una bola de billar, e incluso un grano de arena con exactitud absolutamente satisfactoria.
Respecto a la incertidumbre entre las propias partículas subatómicas, cabe decir que no representa un obstáculo, sino una verdadera ayuda para los físicos. Se la ha empleado para establecer hechos sobre la radioactividad, sobre la absorción de partículas subatómicas por los núcleos, así como otros muchos acontecimientos subatómicos, con mucha más racionabilidad de lo que hubiera sido posible sin el principio de incertidumbre.
Por lo tanto, para reducir la incertidumbre en la posición, podemos utilizar luz, de longitud de onda muy corta, incluso quizá rayos X. En principio no hay límite en la exactitud de la medida de la posición, ya que no hay límite en cuanto a lo corta que puede ser la longitud de onda ʎ.
Cuando la longitud de onda de la radiación es pequeña, el momento lineal del fotón es grande y el medida del cambio del momento tendrá una gran incertidumbre. Esta incertidumbre no puede eliminarse reduciendo la intensidad de la luz; tal reducción simplemente disminuye el número de fotones de haz. Para ver el objeto, debemos dispersar al menos un fotón. Por lo tanto, la incertidumbre en la medida del momento lineal de la partícula será grande si ʎ es pequeña y la incertidumbre en la medida de la posición del objeto será grande si ʎ es grande también.
Lógicamente, podríamos también observar partículas dispersando electrones en lugar de fotones, pero subsiste el problema. Si utilizamos electrones de momento lineal pequeño para reducir la incertidumbre en la medida de esta magnitud, tendremos una gran incertidumbre en la medida de la posición debido a la difracción de los electrones.
Un observador puede determinar o bien la posición exacta de una partícula en el espacio o su momento lineal exacto, pero nunca ambas cosas simultáneamente. Cualquier intento de medir ambos conlleva imprecisiones.
El principio de incertidumbre significa que el Universo es más complejo de lo que se suponía.
Ciertamente, en muchas observaciones científicas, la incertidumbre es tan insignificante comparada con la escala correspondiente de medidas, que se le puede descartar para todos los propósitos prácticos. Uno puede determinar simultáneamente la posición y el movimiento de una estrella, o un planeta, o una bola de billar, e incluso un grano de arena con exactitud absolutamente satisfactoria.
Respecto a la incertidumbre entre las propias partículas subatómicas, cabe decir que no representa un obstáculo, sino una verdadera ayuda para los físicos. Se la ha empleado para establecer hechos sobre la radioactividad, sobre la absorción de partículas subatómicas por los núcleos, así como otros muchos acontecimientos subatómicos, con mucha más racionabilidad de lo que hubiera sido posible sin el principio de incertidumbre.