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Princípio da Incerteza de Heisenberg

1927
  • Werner Heisenberg
Físico analisando modelo de partícula em laboratório vintage, Princípio da Incerteza de Heisenberg.

(Imagem gerada apenas para fins 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], deve be greater than or equal to a specific value: [latex]\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}[/latex].

O Princípio da Incerteza de Heisenberg é um princípio fundamental da mecânica quântica, não uma afirmação sobre as limitações da tecnologia de medição. Ele reflete uma propriedade inerente dos sistemas quânticos. O princípio surge da natureza ondulatória de todos os objetos quânticos. A posição e o momento de uma partícula são descritos por sua função de onda. Uma função de onda altamente localizada no espaço (Δx pequeno) é necessariamente composta por uma ampla superposição de muitas ondas de momento diferentes, resultando em uma grande incerteza no momento (Δp grande). Por outro lado, uma função de onda com um momento bem definido (Δp pequeno) deve ser uma onda espacialmente dispersa, levando a uma grande incerteza na posição (Δx grande).

O princípio se aplica a qualquer par de "variáveis ​​conjugadas", que estejam relacionadas por meio de Fourier transforma-se no formalismo matemático da mecânica quântica. Outro par importante é a energia ([latex]E[/latex]) e o tempo ([latex]t[/latex]), com a relação [latex]Delta E Delta t ge frac{hbar}{2}[/latex]. Isso implica que a energia de um estado que existe apenas por um curto período de tempo não pode ser determinada com precisão. Isso tem consequências profundas, como permitir a criação temporária de “partículas virtuais” na teoria quântica de campos, que mediam forças fundamentais. O princípio da incerteza limita fundamentalmente o determinismo previsto pela física clássica, substituindo-o por uma descrição probabilística da natureza nas menores escalas.

UNESCO Nomenclature: 2210
Física Quântica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Mecânica matricial (1925)
  • Mecânica ondulatória (Schrödinger, 1926)
  • Análise de Fourier
  • Regra de Born (interpretação probabilística da função de onda, 1926)

Aplicações

  • Entendendo a estabilidade dos átomos
  • Explicando o tunelamento quântico
  • Estimativa do tamanho e da energia dos estados fundamentais atômicos
  • limites fundamentais na medição quântica e processamento de sinais
  • quântico criptografia

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • 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 a: princípio da incerteza, Werner Heisenberg, mecânica quântica, variáveis ​​conjugadas, posição, momento, função de onda, medição quântica.

Contexto histórico

Princípio da Incerteza de Heisenberg

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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