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科学ニュース

    

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1.不確定性原理に欠陥…量子物理学の原理崩す成果 2012年1月16日08時12分 読売


(引用)

 電子など小さな粒子の位置や速度を同時に正しく測定することは不可能とする「ハイゼンベルクの不確定性原理」が、常には成り立たない
とする実験結果を、ウィーン工科大と名古屋大の研究チームがまとめた。80年以上前に提唱された量子物理学の基本原理を崩す成果で、
ナノ科学での新たな測定技術開発の手がかりになるという。15日付の科学誌ネイチャー・フィジックス電子版に掲載される。

 物が見えるのは、物に当たった光が反射して、私たちの目に届くからだ。時間をおいて2度見れば、物の動き(速度)がわかる。ただ、
光は波長が短いほどエネルギーが大きいので、小さな粒子を見る場合に問題が生じる。短い波長の光を使うほど、粒子の位置は詳しく測れる
が、反射した時に粒子をはね飛ばすので、元の速度は測れなくなる。

 このため、位置と速度は、一方を正確に測ろうとすると、もう片方の誤差が増える。これが不確定性原理で、ドイツの物理学者ハイゼンベ
ルクが1927年に提唱。32年にノーベル物理学賞を受賞している。

 同工科大の長谷川祐司准教授らは、原子核を構成する中性子について、「スピン」という量を測定した。2種類のスピンを測ると、位置と
速度の測定に相当する。その結果、二つのスピンを極めて正確に測定でき、不確定性原理を表す数式で示される誤差を下回った。

 同原理の不成立を別の数式を使って主張してきた共同研究者の小澤正直・名古屋大教授は「小さい粒子でも、位置も速度も正確に測れるこ
とが実験でも実証できた。新しい測定技術や解読不可能な量子暗号の開発などへの道が開けるのではないか」と話している。



コメント:
不確定性原理(関係)というのは、
QP≧h/4π(Qは位置の誤差、Pは運動量(速さ)の誤差、hはプランク定数) であらわされ、
右辺が0でないので一方が誤差0になると他方が誤差無限大になる。
可換でない物理量の間に同様の関係がある。(その記事にあるスピンの座標成分の間とか)

そしてある量を測ったときに誤差が出るとは、ある状態においてその量がある値を持つ確率が分かってるということで、
誤差を求めるには1回1回、測る前の状態を同じにしておく必要があり、測るとその量が一定の状態(固有状態)に変化する。
講義中にある先生が「観測するとその固有状態に変化すると思ってる人がいますが」と注意してたけど。

今回の実験から不確定性原理のところのプランク定数がもっと小さいと考えると、系のとびとびのエネルギーの値とか変わってきて大変になるので、
測定の誤差と量子系の原理的誤差を分けて考える小澤の不等式があるんだね。

あと、量子系の確率については確率が時間変化しないと量も時間変化しないので、量が時間変化するには外界による摂動が必要。
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