عدم قطعیت- ٢

هایزنبرگ عدم قطعیت را با یک آزمایش فکری، که به صورت عکس گرفتن از یک الکترون بود، توضیح داد. اگر قرار باشد عکسی از الکترون گرفته شود، باید یک ذره¬ی نور یا فوتون به آن تابانده شود. این فوتون الکترون را برای دوربین عکاسی آشکار خواهد کرد، یعنی آن را یک لحظه در یک نقطه¬ی مشخص نشان خواهد و دوربین عکسش را در آن لحظه در آن نقطه خواهد گرفت، یعنی مکانش مشخص خواهد شد. اما آن فوتون چون انرژی دارد، وقتی به الکترون اصابت کرد سرعت آن را افزایش خواهد داد. و از آنجا که تکانه مساوی با جرم ضرب در بُردار سرعت است، پس با افزایش سرعت الکترون، و شاید حتی تغییر جهت آن، تکانه-اش تغییر خواهد کرد. نتیجه این خواهد شد که مکان الکترون را در آن لحظه مشخص می کنیم، اما تکانه¬اش را اگر در آن لحظه اندازه بگیریم، نمی توانیم بگوییم چقدر تغییر کرده یا نکرده. یعنی یک عدم قطعیت درباره¬اش ایجاد می شود.

اما  چند سال پیش، آیفرم اشتاینبرگ و همکارانش در دانشگاه تورونتوی کانادا با آزمایش هایی روی فوتون توانستند نشان دهند عدم قطعیتی که ناشی از اندازه گیری می تواند باشد در حدی نیست که بتواند به اندازه¬ی ℏ باشد. در حالی که در فرمول هایزنبرگ، که او آن را با محاسبات ریاضی به دست آورده بود، حاصل ضرب عدم قطعیت های تکانه و مکان همیشه بزرگتر از ℏ یا دست کم مساوی آن می شود. پس باید این عدم قطعیتی که فرمول نشان می دهد در ذات خود آن ذرات هم باشد. اشتاینبرگ و همکارانش این آزمایش را بر روی یک فوتون پولاریزه یا قطبیده انجام دادند. آنها تکانه و مکان این فوتون را اندازه نگرفتند، بلکه پولاریزاسیون یا قطبش آن را در دو صفحۀ مختلف اندازه گرفتند، که به هم وابستگی دارند. به طوری که این هم باز مشمول عدم قطعیت هایزنبرگ است. اگر جهت قطبش فوتون در یک صفحه با دقت بالایی مشخص شود، جهت قطبش آن در صفحه¬ای دیگر را نمی شود با دقت بالایی مشخص کرد. اما اشتاینبرگ و تیم او توانستند به روش خاصی اندازۀ آن عدم قطعیتی را که خود اندازه¬گیری ایجاد می کرد حساب کنند. محاسبات نشان داد اندازۀ آن در حدی نیست که در فرمول پیش بینی می شود. اما با توجه به شناختی که اکنون از ذرات کوانتومی داریم، ماهیت آنها هم درواقع می تواند نشانی از آن عدم قطعیت دهد که فرمول هایزنبرگ می گوید. [ادامه دارد]



⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢