Más incertidumbre en la física

El principio de incertidumbre de Heisenberg es quizás uno de los pilares más famosos de la física cuántica. Establece que a no todas las propiedades de una partícula cuántica se las puede medir con una precisión ilimitada.

Hasta ahora, esto era justificado a menudo con la idea de que cada medición inevitablemente perturba a la partícula cuántica, lo cual distorsiona los resultados de cualquier medición posterior.

Para medir con una gran precisión la posición de una partícula, se tiene que usar luz con una longitud de onda muy corta (y por tanto de gran energía). Esto hace, por así decirlo, que la partícula sea empujada por la luz, o se transfiera el momento lineal a la partícula. Por tanto, argumentaba Heisenberg, es imposible medir con precisión tanto la posición como el momento lineal. Lo mismo se aplica a otros pares de magnitudes físicas. Heisenberg creía que en estos casos, un error en una medición conducía a una alteración inevitable de la otra medición. El producto del error y la alteración, afirmaba Heisenberg, no puede ser inferior a un cierto umbral.

Esto, sin embargo, ha resultado ser una simplificación excesiva, a juzgar por los resultados de un reciente estudio. Estos indican que el efecto de la medición en el sistema cuántico y la alteración resultante de la segunda medición no es la esencia del problema. Esas alteraciones también están presentes en la física clásica; no están necesariamente ligadas en exclusiva a la física cuántica. La incertidumbre radica en la naturaleza cuántica de las partículas. No se puede describir a las partículas cuánticas como objetos minúsculos, a modo de puntitos o bolitas, y dotados con velocidades bien definidas. En vez de eso, las partículas cuánticas se comportan como una onda, y no se puede definir con precisión al mismo tiempo la posición y el momento lineal de una onda.

Jacqueline Erhart, Stephan Sponar, Prof. Yuji Hasegawa y Georg Sulyok. (Foto: TUW)

En los experimentos con neutrones realizados por el profesor Yuji Hasegawa y su equipo en la Universidad Tecnológica de Viena, Austria, se pueden distinguir ahora diferentes fuentes de incertidumbre cuántica, validando los resultados teóricos obtenidos por sus colaboradores de Japón.

La influencia de la medición sobre el sistema cuántico no es siempre el origen de la incertidumbre. Por otro lado, aunque se necesita revisar las explicaciones dadas por Heisenberg sobre el principio de incertidumbre, este principio en sí mismo sigue siendo válido.

En la investigación también han trabajado Jacqueline Erhart del Instituto de Física Atómica y Subatómica de la Universidad Tecnológica de Viena, así como Stephan Sponar y Georg Sulyok de la misma universidad.