Spin Ölçümleri’nin Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ne Uymadığı Ortaya Çıktı
Bu ölçümlerin ne kadar doğru olabileceği ile ilgili sınır, kuantum mekaniğinin kendine has bilinmezliği ile belirlenir. Bununla birlikte, İspanya’daki bazı fizikçiler, bu sınırın önceden bildiklerinden çok daha az ciddi olduğunu gösterdi ve eşsiz hassaslık ile aynı anda iki önemli miktarı ölçtü.
Kuantum mekaniği sınırlarının merkezinde bulunan Heisenberg belirsizlik ilkesi, bir parçacığın konumunu ve momentumunu mutlak doğrulukla bilmek mümkün olmadığını ve bir niceliği ne kadar çok ölçerseniz diğerini bilmediğinizi belirtir. Bunun nedeni, pozisyonunu ölçmek için, momentumunu başka bir parçacığa çarpıp bu ikinci parçacığın momentumunun nasıl değiştiğini gözlemlemenizdir. Benzer bir ilke, bir parçacığın açısal momentumunun ölçülmesine de uygulanır; bu olay ışığının kutuplaşmasının parçacıkla olan etkileşim tarafından nasıl değiştirildiğini gözlemeyi içerir; her ölçüm atomun spinini zorlar. Eğirme presesyon hızını çıkarmak için, dönme açısını ve toplam genlik değerini art arda ölçmeniz gerekir. Bununla birlikte, her ölçüm biraz dönüşümü bozarak olası bir belirsizliği minimuma indirir.
Barselona’daki Foton Bilimleri Enstitüsü (ICFO) grubundan Morgan Mitchell’in önerdiği alternatif yaklaşım, bu sorunu çözebilir. Bildiklerimize göre, dönme açısı aslında iki açıdadır: Azimuthal açı (Dünya yüzeyinde boylam gibi) ve kutup açısı (enlem gibi). Presesyon hızını ölçmek için yalnızca azimuthal açıya ihtiyacınız vardır. Bu nedenle kutup açısına mümkün olduğunca fazla belirsizlik yükleyerek, ihtiyacınız olan iki miktarı (azimut açısı ve dönüşün genliği) ölçebilirsiniz ve bu yüzden eğrilik devinim hızını önceden düşünülenden çok daha doğru ölçebilirsiniz. Mitchell, “İnsanların şu anda yaptığı deneyler Heisenberg’in belirsizlik ilkesi ile sınırlandırılmayı bekliyor” diyor.
Aslında bunu uygulamada başarmak son derece zordu. Ekip, bir atom bulutunu birkaç mikrokul haline getirdi, döndürme hareketi yapmak için bir manyetik alan uygulandı ve atomik spinlerin yönünü ölçmek için bulut bir lazerle aydınlatıldı. Araştırma ekibinin bir diğer üyesi olan Giorgio Colangelo, ‘Deney için kullandığımız tüm teknolojiler deneye başladığımızda mevcut değildi,’ diyor. ‘Yeterince hızlı ve çok düşük gürültülü özel bir dedektör tasarlamalı ve geliştirmeliyiz. Ayrıca, atomları hazırlama şeklimizi çok iyileştirmek zorunda kaldık ve dedektörde sahip olduğumuz dinamik aralığı verimli bir şekilde kullanmanın bir yolunu bulduk “dedi. Araştırmacılar atomik zaman tutma ve nitrojen boşluğu manyetometrisinin, manyetik alanları ölçmek için elmaslardaki kusurlar önümüzdeki yıllarda açığa çıkarılan tekniklerden yararlanabilir. “Uzun vadede, NMR ve MR gibi manyetik rezonans tekniklerinden fayda sağlıyoruz, ancak şu anda diğer etkilerle sınırlı” diyor Colangelo.
Kaynak : chemistryworld.com
