¡Los nuevos trucos de Schrödinger! ¿Objetos con dos temperaturas al mismo tiempo?

¡Los nuevos trucos de Schrödinger! ¿Objetos con dos temperaturas al mismo tiempo?

Es posible que no entiendas nada en física, pero deberías haber escuchado sobre el experimento mental de Schrödinger, donde el gato se coloca en una caja con un elemento radioactivo y puede estar vivo y muerto. Este es un fenómeno extraño creado por la mecánica cuántica.

Recientemente, físicos de la Universidad de Exeter (Inglaterra) descubrieron que se puede ver una similitud similar en las temperaturas: los objetos pueden tener dos temperaturas en el nivel cuántico. Esta extraña paradoja cuántica es la primera relación completamente nueva de incertidumbre cuántica que se formulará durante décadas.

Otro principio de Heisenberg

En 1927, el físico alemán Werner Heisenberg hizo un postulado: cuanto más exactamente mida la posición de una partícula cuántica, menos entenderá su impulso y viceversa. Esta regla ahora se llama el Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

La nueva incertidumbre cuántica, donde cuanto más exactamente sepa la temperatura, menos puede decir sobre la energía y viceversa, tiene implicaciones mucho mayores para la nanociencia al estudiar objetos increíblemente pequeños (más pequeños que los nanómetros). Este principio cambiará la forma en que los científicos miden la temperatura de cosas extremadamente pequeñas, como los puntos cuánticos. En los años treinta. Heisenberg y Niels Bor han establecido una relación entre la incertidumbre entre la energía y la temperatura en una escala no cuantificada. La idea era que si quería saber la temperatura exacta del objeto, sería mejor sumergirlo en un "tanque" (un baño con agua o una cámara con aire) con una temperatura conocida, permitiendo que el cuerpo se sature lentamente con esta temperatura. Esto se llama equilibrio térmico.

Este equilibrio térmico es mantenido por el objeto mientras el reservorio está constantemente intercambiando energía. Como resultado, la energía en el objeto se mueve hacia arriba y hacia abajo en cantidades infinitamente pequeñas, lo que hace imposible una determinación exacta. Si desea saber la energía exacta en el objeto, tendrá que aislarlo para que no pueda contactar con nada. Sin embargo, el aislamiento no permite calcular con precisión la temperatura utilizando el tanque. Estas restricciones hacen que la temperatura sea incierta, y al moverse a una escala cuántica, los colores se vuelven más gruesos.

Nuevo índice de incertidumbre

Incluso si un termómetro típico tiene energía que sube y baja ligeramente, todavía es detectable en un rango pequeño. Pero esto no funciona en el nivel cuántico, donde todo vuelve al famoso gato Schrödinger. Este experimento mental sugería cerrar el gato en una caja de veneno, activada por la descomposición de una partícula radiactiva. De acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, una partícula puede descomponerse o no colapsarse al mismo tiempo. Es decir, hasta que abras la caja, el gato estará vivo y muerto al mismo tiempo. Este es un fenómeno de superposición. Los investigadores utilizaron las matemáticas y la teoría para predecir con precisión cómo la superposición afecta el cálculo de la temperatura de los objetos cuánticos. Resulta que un termómetro cuántico estará en la superposición de estados de energía al mismo tiempo, lo que conduce a la incertidumbre de la temperatura.

En nuestro mundo, un termómetro puede informar que un objeto está entre 31 y 32 grados Fahrenheit. En el caso cuántico, el termómetro dirá que el objeto está dotado simultáneamente con ambas temperaturas. Los contactos entre objetos en una escala cuántica son capaces de crear superposiciones y energía. La antigua relación de incertidumbre ignoró estos efectos porque no eran importantes para los objetos no cuánticos. Ahora es importante si necesita determinar el índice de temperatura de un punto cuántico.

Comentarios (0)
Buscar