Significato del principio di indeterminazione di Heisenberg

SIGNIFICATO DEL PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE DI HEISENBERG

Il principio di indeterminazione. Nel 1927 il fisico tedesco Werner Heisenberg scoprì che la natura probabilistica delle leggi della Meccanica Quantistica poneva grossi limiti al nostro grado di conoscenza di un sistema atomico.

Normalmente ci si aspetta che lo stato di una microparticella in movimento (consideriamo ad esempio un elettrone in rotazione attorno al nucleo) sia caratterizzato completamente ricorrendo a due parametri : velocità e posizione. Heisenberg postulò invece, che a un certo livello queste quantità sarebbero dovute rimanere sempre indefinite. Tale limitazione prese il nome di Principio di Indeterminazione. Questo principio afferma che maggiore è l’accuratezza nel determinare la posizione di un particella, minore è la precisione con la quale si può accertarne la velocità e viceversa (*).

Principio di Indeterminazione di Heisenberg: tesina

INTERFERENZA E PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE HEISENBERG

Quando si pensa all’apparecchiatura necessaria per eseguire le misurazioni, questa indeterminazione risulta intuitiva. I dispositivi di rilevazione sono così grandi che la misurazione di un parametro come la posizione è destinato a modificare la velocità. Occorre sottolineare però che le limitazioni in parola, non derivano solo dall’invasiva interazione del mondo macroscopico sul mondo microscopico, ma sono proprietà intrinseche (ontologiche) della materia. In nessun senso si può ritenere che una microparticella possieda in un dato istante una posizione e una velocità.

Meccanica quantistica: cos'è

ESEMPI DI PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE

Più precisamente nella misura simultanea delle coordinate x e della quantità di moto p di una particella è impossibile ottenere valori x' e p' con indeterminazione piccola a piacere. Infatti, se ... e..p denotano rispettivamente l'indeterminazione in x e p, deve esistere la relazione... 
In modo analogo, in base al principio di indeterminazione è impossibile mediante una osservazione che duri un tempo...determinare l'energia di una particella con un'incertezza inferiore a....E, legata a t dalla relazione:...
Quest'ultima relazione dimostra che in nessun senso si può ritenere che una microparticella possieda in un dato istante una energia definita (Rif. indeterminazione Energia-Tempo).
Si noti infine che il Principio di Indeterminazione è valido per qualsiasi "oggetto", ma in pratica ha conseguenze importanti solo se applicato a particelle di dimensioni atomiche o subatomiche, perché quando si tratta di corpi ordinari, data la piccolezza della costante h esso perde gran parte del suo significato.

Il modello atomico di Rutherford e di Bohr

EQUAZIONE DI INDETERMINAZIONE DI HEISENBERG

L'indeterminazione dal punto di vista sperimentale. Per misurare la POSIZIONE di un oggetto microscopico come un elettrone occorre investirlo con un raggio di luce (fotoni) o comunque qualcosa che in ultima analisi risulta avere all'incirca le medesime dimensioni dell'elettrone. Questo fa si che l'elettrone risulti perturbato da questa interazione che ne modifica inesorabilmente la velocità.
La stessa cosa, ma in situazioni opposte, avviene nel caso in cui si voglia conoscere la VELOCITA' di un elettrone ...
Secondo Heisenberg l’effetto dell’interazione tra il raggio di luce incidente e la particella "osservata" può anche essere reso uguale a zero, in tal caso però non si compie alcuna misurazione e non si acquista alcuna conoscenza sulle proprietà del sistema osservato. Se l’interazione è invece diversa da zero, essa non può essere resa arbitrariamente piccola e non è quindi neppure concettualmente eliminabile, ma deve avere la costante di Planck come valore minimo. Questo perché ogni interazione fisica tra strumento misuratore e microoggetto misurato implica sempre uno scambio di energia per un certo intervallo di tempo, oppure la cessione di una certa quantità di moto su una certa distanza spaziale. Ora le dimensioni fisiche di "energia per tempo" e di "quantità di moto per spazio" sono proprio quelle dell’azione, sono cioè quelle della costante (h) di Planck.