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PublicouVítor Silvestre Alterado mais de 10 anos atrás
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Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza
Introdução à Quântica Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza A INFLUÊNCIA DO APARATO EXPERIMENTAL NA MEDIDA
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Medidas em quântica Clássica: Onda = fenômeno emergente de uma coletividade.
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Medidas em quântica Clássica: Onda = fenômeno emergente de uma coletividade. Quântica: Onda associada a uma única partícula. Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez.
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Medidas em quântica Clássica: Onda = fenômeno emergente de uma coletividade. Quântica: Onda associada a uma única partícula. Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez. Dualidade Onda-Partícula.
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Medidas em quântica Clássica: Onda = fenômeno emergente de uma coletividade. Quântica: Onda associada a uma única partícula. Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez. Dualidade Onda-Partícula. Mas o que determina o comportamento?
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Medidas em quântica Clássica: Onda = fenômeno emergente de uma coletividade. Quântica: Onda associada a uma única partícula. Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez. Dualidade Onda-Partícula. Mas o que determina o comportamento? O aparato experimental.
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O interferômetro de Mach-Zender
Um feixe é dividido em dois e depois recombinado.
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O interferômetro de Mach-Zender
Um feixe é dividido em dois e depois recombinado. Diferença de fase entre os dois caminhos Interferência
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O interferômetro de Mach-Zender
Um feixe é dividido em dois e depois recombinado. Diferença de fase entre os dois caminhos Interferência E se jogarmos um fóton por vez?
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O interferômetro de Mach-Zender
Obtemos interferência! MZ1 MZ2 A.Aspect et al. Europhys.Lett , 1, 173, 1986.
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O interferômetro de Mach-Zender
Obtemos interferência! Comportamento ondulatório do fóton! MZ1 MZ2 A.Aspect et al. Europhys.Lett , 1, 173, 1986.
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Superposição Mas com quem o fóton interferiu?
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Superposição Mas com quem o fóton interferiu?
Há apenas um fóton por vez no interferômetro!!
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Superposição Mas com quem o fóton interferiu?
Há apenas um fóton por vez no interferômetro!! O fóton interfiriu consigo mesmo.
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Superposição Mas com quem o fóton interferiu?
Há apenas um fóton por vez no interferômetro!! O fóton interfiriu consigo mesmo. O fóton está em uma superposição de estados!!
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Superposição Mas com quem o fóton interferiu?
Há apenas um fóton por vez no interferômetro!! O fóton interfiriu consigo mesmo. O fóton está em uma superposição de estados!! Voltaremos a este ponto adiante.
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A influência do aparato experimental na medida
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A influência do aparato experimental na medida
Tiremos o segundo divisor de feixes.
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A influência do aparato experimental na medida
Tiremos o segundo divisor de feixes. Os feixes não mais se recombinam. Podemos determinar a trajetória seguida pelo fóton.
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A influência do aparato experimental na medida
Tiremos o segundo divisor de feixes. Os feixes não mais se recombinam. Podemos determinar a trajetória seguida pelo fóton. Não há mais franjas de interferência!!
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A influência do aparato experimental na medida
Tiremos o segundo divisor de feixes. Os feixes não mais se recombinam. Podemos determinar a trajetória seguida pelo fóton. Os dois arranjos descritos são complementares! Não há mais franjas de interferência!!
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector.
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector. 1o caso: Fóton em uma superposição de estado: Interferência!
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector. 1o caso: Fóton em uma superposição de estado: Interferência! 2o caso: Medida determina a trajetória. Não há interferência.
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector. 1o caso: Fóton em uma superposição de estado: Interferência! 2o caso: Medida determina a trajetória. Não há interferência. Física clássica: Medida revela algo pré-existente.
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector. 1o caso: Fóton em uma superposição de estado: Interferência! 2o caso: Medida determina a trajetória. Não há interferência. Física clássica: Medida revela algo pré-existente. Física Quântica: Papel criativo do ato de medir.
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector. 1o caso: Fóton em uma superposição de estado: Interferência! 2o caso: Medida determina a trajetória. Não há interferência. Física clássica: Medida revela algo pré-existente. Física Quântica: Papel criativo do ato de medir. Probabilidade ≠ Ignorância.
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O papel de probabilidade em quântica
Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector. 1o caso: Fóton em uma superposição de estado: Interferência! 2o caso: Medida determina a trajetória. Não há interferência. Física clássica: Medida revela algo pré-existente. Física Quântica: Papel criativo do ato de medir. Probabilidade ≠ Ignorância. Medida enquanto projeção.
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A experiência da escolha retardada
Mas quando a luz decide se ela se comporta como onda ou como corpusculo?
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A experiência da escolha retardada
Mas quando a luz decide se ela se comporta como onda ou como corpúsculo? Tentemos enganar a luz!
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A experiência da escolha retardada
Tentemos enganar a luz. Deixemos para a última hora a escolha de deixar ou não o segundo divisor de feixes.
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A experiência da escolha retardada
Vimos que neste caso a luz se comporta como onda.
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A experiência da escolha retardada
Neste caso a luz se comporta como corpúsculo. Já com o fóton no interferômetro, coloquemos o segundo divisor de feixes.
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A experiência da escolha retardada
Neste caso a luz se comporta como corpúsculo. Já com o fóton no interferômetro, coloquemos o segundo divisor de feixes. Não conseguimos enganá-la Ela se comporta como onda…
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A experiência da escolha retardada
Neste caso a luz se comporta como corpúsculo. Já com o fóton no interferômetro, coloquemos o segundo divisor de feixes. Não conseguimos enganá-la Ela se comporta como onda… Violação da causalidade?
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A experiência da escolha retardada
Neste caso a luz se comporta como corpúsculo. Já com o fóton no interferômetro, coloquemos o segundo divisor de feixes. Não conseguimos enganá-la Ela se comporta como onda… Violação da causalidade? Não! Natureza ativa da medida!!
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O efeito Zenão quântico
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O efeito Zenão quântico
Conhecimento popular: “Se ficarmos observando a água na chaleira ela nunca ferve”.
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O efeito Zenão quântico
Conhecimento popular: “Se ficarmos observando a água na chaleira ela nunca ferve”. Isto pode ser verdade no mundo quântico.
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O efeito Zenão quântico
Conhecimento popular: “Se ficarmos observando a água na chaleira ela nunca ferve”. Isto pode ser verdade no mundo quântico. O ato de observar pode retardar o processo.
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O efeito Zenão quântico
Conhecimento popular: “Se ficarmos observando a água na chaleira ela nunca ferve”. Isto pode ser verdade no mundo quântico. O ato de observar pode retardar o processo. No limite de observação contínua pode pará-lo completamente!
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O efeito Zenão quântico
A experiência: Considere um átomo de dois níveis, e e g.
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O efeito Zenão quântico
A experiência: Considere um átomo de dois níveis, e e g. Em t=0 ele está no estado excitado.
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O efeito Zenão quântico
A experiência: Considere um átomo de dois níveis, e e g. Em t=0 ele está no estado excitado. Em algum momento ele emitirá um fóton e voltará ao seu estado fundamental.
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1).
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados.
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados. t=T: Átomo no estado fundamental com certeza.
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados. t=T: Átomo no estado fundamental com certeza. Façamos uma medida em t=T/2. Suponha que encontremos o átomo ainda no estado excitado.
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados. t=T: Átomo no estado fundamental com certeza. Façamos uma medida em t=T/2. Suponha que encontremos o átomo ainda no estado excitado. Façamos, então, uma medida em t=T. Qual a probabilidade de encontrarmos o átomo no estado excitado?
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados. t=T: Átomo no estado fundamental com certeza. Façamos uma medida em t=T/2. Suponha que encontremos o átomo ainda no estado excitado. Façamos, então, uma medida em t=T. Qual a probabilidade de encontrarmos o átomo no estado excitado? É diferente de zero!!
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados. t=T: Átomo no estado fundamental com certeza. Façamos uma medida em t=T/2. Suponha que encontremos o átomo ainda no estado excitado. Façamos, então, uma medida em t=T. Qual a probabilidade de encontrarmos o átomo no estado excitado? É diferente de zero!! A primeira medida zerou o cronômetro!
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O efeito Zenão quântico
Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados. t=T: Átomo no estado fundamental com certeza. Façamos uma medida em t=T/2. Suponha que encontremos o átomo ainda no estado excitado. Façamos, então, uma medida em t=T. Qual a probabilidade de encontrarmos o átomo no estado excitado? É diferente de zero!! A primeira medida zerou o cronômetro! PAPEL ATIVO DA MEDIDA!
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O efeito Zenão quântico
Quanto mais medidas, menor a probabilidade de encontrarmos o sistema no fundamental em t=T. Itano et al. phys.rev A 41, 2295, 1990.
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O efeito Zenão quântico
Quanto mais medidas, menor a probabilidade de encontrarmos o sistema no fundamental em t=T. Ao medirmos eliminamos a super-posição e a projetamos em uma de suas componentes. Itano et al. phys.rev A 41, 2295, 1990.
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O efeito Zenão quântico
Quanto mais medidas, menor a probabilidade de encontrarmos o sistema no fundamental em t=T. Ao medirmos eliminamos a super-posição e a projetamos em uma de suas componentes. A função de onda que continha uma superposição colapsa em uma de suas componentes. Itano et al. phys.rev A 41, 2295, 1990.
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O efeito Zenão quântico
Quanto mais medidas, menor a probabilidade de encontrarmos o sistema no fundamental em t=T. O problema do colapso da função de onda é ainda discutido em fundamentos da física. Ao medirmos eliminamos a super-posição e a projetamos em uma de suas componentes. A função de onda que continha uma superposição colapsa em uma de suas componentes. Itano et al. phys.rev A 41, 2295, 1990.
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O colapso da função de onda
O papel do observador em física quântica.
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O colapso da função de onda
O papel do observador em física quântica. Mas o que é observar?
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O colapso da função de onda
O papel do observador em física quântica. Mas o que é observar? “A que distância dos meus olhos eu devo colocar os óculos para que eles passem a fazer parte do aparato experimental e não do observador?” John Bell
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O colapso da função de onda
O papel do observador em física quântica. Mas o que é observar? “A que distância dos meus olhos eu devo colocar os óculos para que eles passem a fazer parte do aparato experimental e não do observador?” John Bell A observação não necessita ser feita por uma pessoa. É qualquer agente físico que interaja com o fenômeno.
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Comentários finais Vimos que:
É fundamental determinarmos o aparato experimental para que possamos falar qualquer coisa em quântica. Dualidade onda-partícula (complementaridade bohriana)
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Comentários finais Vimos que:
É fundamental determinarmos o aparato experimental para que possamos falar qualquer coisa em quântica. Dualidade onda-partícula (complementaridade bohriana) A medida desempenha um papel fundamental no experimento.
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Comentários finais Vimos que:
É fundamental determinarmos o aparato experimental para que possamos falar qualquer coisa em quântica. Dualidade onda-partícula (complementaridade bohriana) A medida desempenha um papel fundamental no experimento. Ignorância vs. criação de conhecimento.
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Comentários finais Vimos que:
É fundamental determinarmos o aparato experimental para que possamos falar qualquer coisa em quântica. Dualidade onda-partícula (complementaridade bohriana) A medida desempenha um papel fundamental no experimento. Ignorância vs. criação de conhecimento. Exemplos: Experimento da escolha retardada Efeito Zenão Quântica.
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Comentários finais Vimos que: E concluímos que
É fundamental determinarmos o aparato experimental para que possamos falar qualquer coisa em quântica. Dualidade onda-partícula (complementaridade bohriana) A medida desempenha um papel fundamental no experimento. Ignorância vs. criação de conhecimento. Exemplos: Experimento da escolha retardada Efeito Zenão Quântica. E concluímos que
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Em quântica o Aquiles perde da tartaruga…
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