Насколько точно можно измерить положение частицы в лаборатории?

Если у нас есть любая данная частица, такая как фотон или электрон (неважно, что именно ради вопроса), как точно современные физические устройства могут измерить их положение? В частности, если предположить, что коллапс волновой функции — это реальный физический процесс (который, конечно, еще не определен), насколько «плотной» мы можем сделать волновую функцию (от конца до конца самого большого «всплеска»). Учитывая существование принципа неопределенности Гейзенберга, можем ли мы достаточно точно измерить положение частицы (сделать волновой пакет «достаточно плотным»), чтобы вызвать увеличение «разброса» возможных значений положения, используя современные технологии? Учитывая, насколько невероятно малы значения в формуле принципа неопределенности Гейзенберга, измерение частицы до точки, где неопределенность положения достаточно мала, чтобы гарантировать увеличение неопределенности импульса, должно быть невероятно малым. Могут ли современные измерительные приборы уменьшить неопределенность положения до такой степени?

Ответы (1)

В этом вопросе есть основное недоразумение:

насколько «плотной» мы можем сделать волновую функцию (от конца до конца самого большого «всплеска»).

Волновая функция контролирует вероятность взаимодействия , вероятности связаны с накоплением данных для многих частиц в одних и тех же граничных условиях и не могут ограничивать путь/след частицы, кроме как вероятностно.

Посмотрите на этот эксперимент с двумя щелями по одному фотону за раз, чтобы понять разницу между частицей и волновой функцией, описывающей частицу. Это фактическое решение «рассеяния фотона на двойных щелях заданной ширины на заданном расстоянии друг от друга».

фоцинле

. Однофотонная камера записывает фотоны из двойной щели, освещенной очень слабым лазерным светом. Слева направо: один кадр, наложение 200, 1000 и 500000 кадров.

Размеры следа отдельного фотона связаны с точностью экрана в микронах, волновая функция, описывающая систему, проявляется в интерференционной картине. То же верно и для одиночных электронов .

dinglelect

Могут ли современные измерительные приборы уменьшить неопределенность положения до такой степени?

Современные устройства еще не достигли такой точности для отдельных частиц, поскольку постоянная Планка очень мала. 4.135667696 × 10 − 15 эВс.

В пузырьковых камерах точность измеряется микронами, а импульсы слишком малы. Детекторы в лабораториях высоких энергий ненамного лучше, поэтому измерения детектора подчиняются HUP.

Учитывая существование принципа неопределенности Гейзенберга, можем ли мы достаточно точно измерить положение частицы?

Да, потому что с нашими детекторами до сих пор сохраняется HUP.

(сделайте волновой пакет достаточно «плотным»)

Представление свободных частиц в виде волновых пакетов снова приходит квантово-механически, мы не можем сделать его «жестким». Это будет зависеть от его импульса и конкретного детектора, мы можем повлиять только на импульс, пространство зависит от выбора детектора, и, как было сказано выше, в настоящее время HUP выполняется

Хотя волновая функция системы действительно работает с вероятностями, как вы описали, вплоть до измерения, у меня сложилось впечатление, что каждая отдельная частица имеет свою собственную волновую функцию, которая описывает, где она может быть измерена. После того, как измерение выполнено, если частица будет измерена снова, та же самая частица почти наверняка будет измерена примерно в том же месте. Я интерпретирую это как означающее, что волновой пакет теперь «плотнее», поскольку положение теперь будет измеряться в меньшем количестве мест для отдельной частицы.
Кроме того, я нахожу вашу формулировку в разделе, посвященном измерительным устройствам в барботажных камерах и т.п., непонятным. Могут ли такие измерительные устройства измерить положение этих частиц до точки, где их положение известно в достаточно небольшом диапазоне местоположений, чтобы вызвать HUP? Наконец, какое это имеет значение, если их импульс мал? 1) HUP имеет дело с НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ импульса, так как разница между минимальным и максимальным импульсом будет одинаковой независимо от их значений относительно начала координат, и 2) импульс, будучи функцией скорости, в любом случае является относительным, а не объективно «низким». '.
@Sciencemaster «если частицу измерить снова, та же самая частица почти наверняка будет измерена примерно в том же месте». Та же частица не может быть измерена снова, измерение - это взаимодействие, и подчиняются новым волновым функциям. Если измерение представляет собой пятно на экране, как, например, выше. Частицы с одинаковыми граничными условиями покажут вероятность взаимодействия. HUP неопределенности импульса означает, что чем больше импульс, тем меньшую позицию можно определить [dp, dx]>h
.импульсы, которых мы можем достичь, и положение в детекторах таково, что HUP всегда соблюдается
Хорошо, мне потребовалось время, чтобы понять, что вы имели в виду под «разрушением волновой функции». Мы с вами по-разному думаем о волновой функции после коллапса. Я представляю это как ту же самую волновую функцию, мгновенно изменяющую свои свойства, чтобы иметь меньшее стандартное отклонение и тому подобное, потому что ее можно измерить снова, и когда это произойдет, ее можно будет увидеть примерно в том же месте, если не прошло достаточно времени для это, чтобы распространиться обратно. Однако вы, кажется, рассматриваете наблюдение как уничтожение исходной частицы и замену старой частицы новой волновой функцией.
Кроме того, я думаю, что вы неверно истолковываете мой первоначальный вопрос. Насколько нам (человечеству) известно до сих пор, HUP всегда соблюдается. Моя интерпретация этого, основанная на природе волн, заключается в том, что если неопределенность в положении уменьшается настолько, чтобы приблизиться к hbar по сравнению с неопределенностью в импульсе, то неопределенность в импульсе будет искусственно увеличиваться, чтобы компенсировать это. У меня вопрос: достаточно ли точны современные измерительные приборы, чтобы уменьшить неопределенность положения до такой малой величины?
@Sciencemaster Волновая функция - это математика, я не сказал, что она разрушена, я сказал, что новые * граничные условия , числа, необходимые для оценки математики волновой функции, после взаимодействия, необходимого для измерения, приводят к новой математической волновой функции. Я еще раз скажу, что точность наших нынешних измерений импульса и местоположения такова, что HUP всегда выполняется, мы не можем перейти к значениям местоположения, достаточно малым, чтобы увидеть, не нарушается ли оно.
Хорошо, спасибо. Да, цифры переоцениваются после коллапса, но если наше нынешнее оборудование не может достичь таких значений, то я думаю, что тогда это ответ на мой вопрос....
Насколько точно можно измерить положение частицы в лаборатории?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v