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Principio de incertidumbre de Heisenberg

1927
  • Werner Heisenberg
Físico analizando un modelo de partículas en un laboratorio vintage, Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

It is impossible to simultaneously know with perfect accuracy certain pairs of complementary physical properties of a particle. The most common example is the position [latex]x[/latex] and momentum [latex]p[/latex]. The principle states that the product of their uncertainties, [latex]\Delta x[/latex] and [latex]\Delta p[/latex], debe be greater than or equal to a specific value: [latex]\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}[/latex].

El principio de incertidumbre de Heisenberg es un principio fundamental de la mecánica cuántica, no una afirmación sobre las limitaciones de la tecnología de medición. Refleja una propiedad inherente de los sistemas cuánticos. El principio surge de la naturaleza ondulatoria de todos los objetos cuánticos. La posición y el momento de una partícula se describen mediante su función de onda. Una función de onda altamente localizada en el espacio (Δx) se compone necesariamente de una amplia superposición de muchas ondas de momento diferentes, lo que resulta en una gran incertidumbre en el momento (Δp). Por el contrario, una función de onda con un momento bien definido (Δp) debe ser una onda espacialmente extendida, lo que conlleva una gran incertidumbre en la posición (Δx).

El principio se aplica a cualquier par de variables conjugadas, que estén relacionadas a través de Fourier transforma en el formalismo matemático de la mecánica cuántica. Otro par importante es la energía ([latex]E[/latex]) y el tiempo ([latex]t[/latex]), con la relación [latex]Delta E Delta t ge frac{hbar}{2}[/latex]. Esto implica que la energía de un estado que existe solo por un corto tiempo no puede determinarse con precisión. Esto tiene profundas consecuencias, como permitir la creación temporal de "partículas virtuales" en la teoría cuántica de campos, que median las fuerzas fundamentales. El principio de incertidumbre limita fundamentalmente el determinismo previsto por la física clásica, reemplazándolo por una descripción probabilística de la naturaleza en las escalas más pequeñas.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Física cuántica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Mecánica matricial (1925)
  • Mecánica ondulatoria (Schrödinger, 1926)
  • Análisis de Fourier
  • Regla de Born (interpretación probabilística de la función de onda, 1926)

Aplicaciones

  • comprender la estabilidad de los átomos
  • Explicando el efecto túnel cuántico
  • Estimación del tamaño y la energía de los estados fundamentales atómicos.
  • límites fundamentales en la medición cuántica y procesamiento de señales
  • cuántico criptografía

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • unclonable physical keys for cryptography based on quantum states
  • sensors that exploit quantum fluctuations for ultra-sensitive detection
  • noise-cancellation technology for quantum computers
  • methods for ‘squeezing’ quantum uncertainty for precision measurement
  • stochastic computing architectures inspired by quantum indeterminacy
  • virtual particle-based energy generation concepts
  • quantum random number generators
  • secure communication protocols that detect eavesdropping via measurement disturbance
Relacionado con: principio de incertidumbre, Werner Heisenberg, mecánica cuántica, variables conjugadas, posición, momento, función de onda, medición cuántica.

Contexto histórico

Principio de incertidumbre de Heisenberg

1925
1926
1926
1927
1927
1930
1930
1924
1925
1926
1927
1927
1930
1930
1930

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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