El principi d'incertesa de Heisenberg: posició contra quantitat de moviment

1 · Prediu

Si confines un electró en una regió de l'espai cada cop més petita (reduint la incertesa de la seva posició), s'encongeix també la incertesa mínima possible de la seva quantitat de moviment, o creix?

2 · Configura

  1. Obre el predefinit «El principi d'incertesa de Heisenberg» i prem Restableix.
  2. Activa la lectura d'incertesa mínima de quantitat de moviment.
  3. Defineix la incertesa de posició Δx per a cada prova i enregistra la incertesa mínima possible de quantitat de moviment.

3 · Recull dades

Incertesa de posició Δx (nm)Incertesa de la quantitat de moviment Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.05
0.10
0.20

Representa Δp (eix y) contra 1/Δx (eix x) per a les tres proves. La línia és recta i passa per l'origen?

4 · Analitza

  1. Per a una prova, calcula Δp_min = ℏ/(2Δx) amb ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Compara-ho amb la taula.
  2. Explica per què el producte Δx·Δp_min és exactament el mateix (ℏ/2) a cada prova: el principi d'incertesa fixa un límit inferior fix al PRODUCTE de les dues incerteses, no a cap de les dues per separat.

5 · Amplia

  1. El principi d'incertesa no va d'instruments de mesura maldestres que pertorben una partícula: és una propietat fonamental dels estats quàntics mateixos, certa fins i tot amb equips de mesura perfectes. Explica per què «pertorbació de la mesura» és una manera comuna però incompleta de descriure aquest principi.
  2. Per a una pilota de beisbol (molt més massiva que un electró), confinar-ne la posició dins d'un mil·límetre dóna encara una incertesa mínima de quantitat de moviment absurdament petita comparada amb la seva quantitat de moviment real. Explica per què la incertesa quàntica només és perceptible per a partícules molt lleugeres com els electrons.

La física al darrere d'aquest experiment

Principi d'incertesa de Heisenberg

Posició i quantitat de moviment mai no poden conèixer-se totes dues amb precisió il·limitada alhora: Δx·Δp ≥ ℏ/2, on ℏ = h/2π. Una posició coneguda amb més precisió força la quantitat de moviment a ser corresponentment menys certa.

← Torna a l'experiment

Física moderna

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles