Przełom w mierzeniu spinu atomów

Zasada nieoznaczoności Heisenberga wyznacza nam granicę mierzalności niektórych wielkości, której po prostu ze względu na naturę wszechświata nigdy nie da się przeskoczyć. Sądzono, że trafiono na tę granicę także przy pomiarze spinu atomów, jednakże hiszpańskim fizykom udało się udowodnić, że wcale tak nie jest.

Naukowcy z Barcelona Institute of Science and Technology dokonali tego w bardzo prosty sposób - wykonali oni po prostu pomiar spinu atomów dużo dokładniejszy niż do tej pory, za granicą dokładności, której przekroczenie uważano wcześniej za niemożliwe.

Wielkościami nie komutującymi - a więc nie dającymi się zmierzyć jednocześnie - zgodnie z zasadą nieoznaczoności są pozycja cząstki i jej pęd, a więc im więcej wiemy o jednej z tych wielkości, mniej wiemy o drugiej, bo pomiar jednej właściwości, wpływa na badaną cząstkę, właściwości te zmieniając. Ta sama zasada stosuje się do spinu - momentu pędu cząstki, bo jednocześnie trzeba mierzyć jej kąt obrotu i amplitudę, a badanie jednej właściwości wpływa na drugą.

Hiszpańskim badaczom jednak udało się ten problem obejść - kąt obrotu jest bowiem wypadkową dwóch innych kątów, każdy w innej płaszczyźnie (jak szerokość i długość geograficzna), a do pomiaru spinu wystarczy tak naprawdę tylko jeden z tych kątów. Nieoznaczoność można przerzucić w jak największym stopniu na drugi z kątów, tym samym znacznie zwiększając dokładność pomiaru spinu.

Oczywiście zasada nieoznaczoności nie jest tu w żaden sposób łamana, lecz tylko sprytnie obchodzi się jedno z wynikających z niej ograniczeń. A dzięki temu za jakiś czas powinniśmy uzyskać na przykład dużo dokładniejsze badania rezonansem magnetycznym, ale nie tylko - trzeba jednak nową metodę dopracować, obecnie wymaga ona bowiem dedykowanych, bardzo dokładnych detektorów i schładzania atomów do temperatury ledwie przekraczającej zero bezwzględne.

Źródło: , Zdj.: CC0