Esquivando el principio de incertidumbre (Física y Química)

Esquivando el principio de incertidumbre

Científicos del ICFO (Institut de Ciencies Fotoniques, Castelldefels, Barcelona) han desarrollado una técnica capaz de “evitar” el principio de incertidumbre de Heisenberg, lo que podría mejorar considerablemente la sensibilidad de muchas técnicas e instrumentos, permitiendo a los científicos tomar medidas de muy alta precisión.

El principio de incertidumbre establece un límite a la precisión con la que se pueden conocer ciertos pares de propiedades físicas, conocidas como variables complementarias Un ejemplo de estas variables complementarias sería la posición y el momento.

La medición de la precesión del spin es clave en las medidas de alta precisión en física, química, geofísica, nanotecnología, y neurociencia, y depende de la espectroscopía de resonancia magnética.

En MRI (imagen por resonancia magnética), por ejemplo, el ángulo de apuntado del spin nos da información sobre la parte del cuerpo en la que se encuentra el átomo, y la “cantidad” de spin (la amplitud), sobre el tipo de tejido, permitiendo crear un mapa tridimensional de los tejidos del cuerpo. Este tipo de instrumentos, al estar determinando dos propiedades atómicas (amplitud y ángulo de spin), siempre tendría una cierta incertidumbre cuántica en las medidas que realiza. Sin embargo, el equipo del ICFO, formado por los investigadores Giorgio Colangelo, Ferran Martin Ciurana, Lorena C. Bianchet, Robert J. Sewell y Morgan W. Mitchell, ha logrado evitar dicho problema en este tipo de medidas.

La estrategia que han utilizado ha sido utilizar dos ángulos de apuntado del spin, uno de “la dirección norte-sur-este-oeste”, y otro de “la elevación sobre el horizonte”, siendo uno de estos dos ángulos medidos por el instrumento, y el otro no. Optimizando el instrumento que diseñaron para la experiencia, para que la mayoría de incertidumbre cuántica la tuviera el ángulo que no iba a medir el instrumento, pudieron obtener medidas ángulo-amplitud de mayor precisión que las obtenidas hasta el momento.

El propio doctor Mitchell dijo: “Para los científicos, el principio de incertidumbre es bastante frustrante. Nos gustaría saber todo, pero Heisenberg dice que no podemos. En este caso, sin embargo, encontramos un método para saber todo lo que nos importa. Es como la canción de los Rolling Stones: you can’t always get what you want / but if you try sometimes you just might find / you get what you need.”

Para más información: Colangelo,G., Ciurana, F.M., Bianchet, L.C., Sewell, R.J., Mitchell, M.W., Simultaneous tracking of spin angle and amplitude beyond classical limits. Nature 543, 525-528 (2017)

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