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

Medidas em quântica Clássica: Onda = fenômeno emergente de uma coletividade.

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.

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.

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?

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.

O interferômetro de Mach-Zender Um feixe é dividido em dois e depois recombinado. http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

O interferômetro de Mach-Zender Um feixe é dividido em dois e depois recombinado. Diferença de fase entre os dois caminhos Interferência http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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? http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

O interferômetro de Mach-Zender Obtemos interferência! MZ1 MZ2 http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/ A.Aspect et al. Europhys.Lett , 1, 173, 1986.

O interferômetro de Mach-Zender Obtemos interferência! Comportamento ondulatório do fóton! MZ1 MZ2 http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/ A.Aspect et al. Europhys.Lett , 1, 173, 1986.

Superposição Mas com quem o fóton interferiu?

Superposição Mas com quem o fóton interferiu? Há apenas um fóton por vez no interferômetro!!

Superposição Mas com quem o fóton interferiu? Há apenas um fóton por vez no interferômetro!! O fóton interfiriu consigo mesmo.

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!!

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.

A influência do aparato experimental na medida http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

A influência do aparato experimental na medida Tiremos o segundo divisor de feixes. http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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. http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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!! http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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!! http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

O papel de probabilidade em quântica Em ambos os casos há 50% de chance do fóton atingir cada detector.

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!

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.

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.

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.

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.

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.

A experiência da escolha retardada Mas quando a luz decide se ela se comporta como onda ou como corpusculo?

A experiência da escolha retardada Mas quando a luz decide se ela se comporta como onda ou como corpúsculo? Tentemos enganar a luz!

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. http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

A experiência da escolha retardada Vimos que neste caso a luz se comporta como onda. http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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. http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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… http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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? http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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!! http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

O efeito Zenão quântico http://scmfastslow.blogspot.com.br/2010/10/philosophy.html

O efeito Zenão quântico Conhecimento popular: “Se ficarmos observando a água na chaleira ela nunca ferve”. http://blackdogsandbarbells.wordpress.com/2011/07/27/from-coal-to-diamond-i-wish/ http://scmfastslow.blogspot.com.br/2010/10/philosophy.html

O efeito Zenão quântico Conhecimento popular: “Se ficarmos observando a água na chaleira ela nunca ferve”. Isto pode ser verdade no mundo quântico. http://scmfastslow.blogspot.com.br/2010/10/philosophy.html

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. http://scmfastslow.blogspot.com.br/2010/10/philosophy.html

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! http://scmfastslow.blogspot.com.br/2010/10/philosophy.html

O efeito Zenão quântico A experiência: Considere um átomo de dois níveis, e e g. http://www.physics.umb.edu/Staff/olchanyi_research/main.html

O efeito Zenão quântico A experiência: Considere um átomo de dois níveis, e e g. Em t=0 ele está no estado excitado. http://www.physics.umb.edu/Staff/olchanyi_research/main.html

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. http://www.physics.umb.edu/Staff/olchanyi_research/main.html

O efeito Zenão quântico Temos a seguinte situação: t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1).

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.

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.

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.

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?

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!!

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!

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!

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.

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.

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.

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.

O colapso da função de onda O papel do observador em física quântica.

O colapso da função de onda O papel do observador em física quântica. Mas o que é observar?

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

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.

Comentários finais Vimos que: É fundamental determinarmos o aparato experimental para que possamos falar qualquer coisa em quântica. Dualidade onda-partícula (complementaridade bohriana)

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.

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.

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.

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

Obrigado pela presença Em quântica o Aquiles perde da tartaruga…