Una luce diversa sull'Incertezza

Prima dell'indeterminazione, viene la fruibilità di un concetto
a seconda di come viene veicolato:
è peggio chi non sa difendersi da un male da chi deliberatamente lo fa?

Il principio di indeterminazione di Heisenberg è probabilmente il più famoso fra quelli su cui si fonda la fisica quantistica. Esso afferma che non tutte le proprietà di una particella quantistica possono essere misurate con precisione illimitata. Finora, questo è stato spesso giustificato dalla convinzione che ogni misura debba necessariamente disturbare la particella quantistica, distorcendo il risultato delle altre misurazioni, cosa che, tuttavia, risulta essere una semplificazione

L'arte della fisica quantistica messa bianco su nero (paradossalmente, non Nero su Bianco :) )

I fratelli Coen la pensano così

Tuttavia..
per la prima volta viene sperimentalmente confermato che è possibile distinguere due distinte fonti di indeterminazione delle particelle quantistiche, una legata al processo di misurazione, l'altra no. Inoltre, in una gamma di situazioni sperimentali viene violata la formulazione originale di Heisenberg del principio, che pure resta valido.

Come viene illustrato in un articolo pubblicato su "Nature Physics", l'influenza della misurazione sul sistema quantistico non è sempre la ragione dell'incertezza.
In esperimenti con i neutroni e Yuji Hasegawa e i suoi collaboratori al Politecnico di Vienna University e della Nagoya University, sono stati in grado di distinguere diverse fonti di incertezza quantistica, convalidando precedenti risultati teorici di alcuni ricercatori giapponesi.
E' noto che alcune grandezze fisiche non possono essere valutate simultaneamente: "Anche oggi si cita il famoso esperimento mentale di Heisenberg sull'utilizzo della radiazione luminosa per misurare la posizione di un elettrone", osserva Jacqueline Erhart, che ha preso parte alla ricerca. Per misurare la posizione di una particella con una precisione elevata bisogna ricorrere a una luce di lunghezza d'onda molto corta, e quindi altamente energetica. Ciò si traduce nel trasferimento di una certa quantità di moto alla particella e pertanto non è possibile misurare con esattezza sia la posizione sia il momento. E lo stesso vale per altre coppie di grandezze fisiche. In situazioni simili, un errore in una misura porta inevitabilmente a ripercuotersi su altre misurazione altri e Heisenberg aveva stabilito che il prodotto di errori e disturbi non puòessere inferiore a un certo valore.
Tuttavia, spiega Sponar Stephan, coautore dello studio, l'effetto della misura sul sistema quantistico non è il cuore del problema: "tali disturbi sono presenti anche nella fisica classica, mentre l'incertezza è radicata nella natura stessa delle particelle quantistiche, che non possono essere descritte come oggetti puntiformi con una ben definita velocità: si comportano come un'onda e per un'onda, la posizione e la quantità di moto non possono essere definite con precisione simultaneamente.
"Per descrivere l'incertezza fondamentale e il disturbo aggiuntivo dovuto al processo di misurazione, devono essere trattate nel quadro della teoria quantistica tanto le particelle quanto i dispositivi di misurazione", afferma un altro dei ricercatori, George Sulyok, richiamando il contributo portato nel 2003 dal giapponese Masanao Ozawa, che ha introdotto un principio di indeterminazione generalizzato. Le equazioni di Ozawa contengono diversi "tipi di incertezza", quella che deriva dalla misura, ma anche un'incertezza quantistica fondamentale, che è presente in ogni sistema quantistico, indipendentemente dalla misura.
Attraverso una sofisticata progettazione di un esperimento i fisici di Vienna sono ora riusciti a studiare questo secondo contributo all'incertezza. Invece di misurare posizione e momento di una particella, i ricercatori hanno misurato lo spin dei neutroni. Le componenti lungo l'asse x e l'asse y dello spin soddisfano peraltro anch'esse le condizioni della relazione di indeterminazione e non possono essere misurate con esattezza contemporaneamente.
In due esperimenti gli spin dei neutroni sono stati variamente ruotati realizzando un gran numero di misure correlate a piccoli, ben definiti cambiamenti nell'apparato di misura, che hanno permesso di studiare l'interazione tra diverse fonti di incertezza.
"La regola per cui quanto più piccolo è l'errore in una misura, tanto maggiore è l'imprecisione nelle altre, vale ancora. Ma il prodotto di errore e disturbo può essere reso arbitrariamente piccolo, anche più piccolo di quanto permetterebbe la formulazione originale di Heisenberg del principio di indeterminazione", ha detto Yuji Hasegawa.

"Il principio di indeterminazione è naturalmente ancora valido", confermano i ricercatori. "Però l'incertezza non sempre proviene dall'influenza perturbatrice della misura, ma dalla natura quantistica della particella stessa."

Fonte

Titolo originale: Ripensare il principio di indeterminazione di Heisenberg