UNCERTAINTY PRINCIPLE

After this discussion of the wave properties of matter, it is appropriate to approach the most fundamental principle of quantum mechanics, the Uncertainty Principle. According to this principle, no matter how accurately the variables of a quantum mechanical system are determined, a fundamental uncertainty concern their actual magnitude will always remain. It is not possible to gain absolute deterministic information concerning a quantum system. This principle provides an absolute limitation on a determination of the value of a given quantum variable.
For example, consider the double slit experiment. In order to determine which slit the electron passes through, let us place a detector at slit 1 that shines a light or any other radiation on the electron to determine whether the electron passes through the slit (position of electron), as shown in Figure 1.

FIGURE 1: The above schematic illustrates that when a detector is placed on one of the slits, the interference pattern vanishes. Instead, two bright spots are observed.

Since light is comprised of photons, as light is shone on the electron that passes through the slit 1, the collision between the photon and the electron knocks the electron from its path. The photon from the light source becomes scattered which can be registered as a detection of an electron. The kick that an electron receives from the photon changes its momentum. This changed momentum cannot be exactly known and is uncertain. However, the position of the electron has become certain.
The scattered photon provides the information about the location of the electron entering through slit 1. It is the fundamental rule of nature if the position of a quantum system has the least uncertainty then momentum has the most uncertainty. Since the momentum and the wavelength of the wave associated with the electron are related by De-Broglie’s relation, the wavelength becomes negligible as momentum becomes uncertain. Hence, all the electrons whose positions are determined follow the straight path because there is no probability wave associated with them and they strike the screen at approximately the same spot. The interference of the electron waves cannot be observed and so instead two intense spots are observed on the screen as depicted in Figure 2. Mathematically, the wavefunction will no longer be a superimposed wavefunction, but rather a single function, ψ1(x), since, we exactly know exact location of the electron.
Why does the certainty in position result in themomentum being uncertain? This is mainly due to a fundamental principle of nature. The principle that mathematically describes such uncertainty, is known as the Uncertainty Principle.

FIGURE 2: The schematic shows that if instead of waves, particles are made to pass through a double-slit then two intense spots will be observed on a screen.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم الإعلام يشارك في الاجتماع التحضيري لمناقشة الخطة الإعلامية لزيارة عاشوراء

بحضور متوليها الشرعي.. العتبة العباسية المقدسة تواصل إقامة المجالس الحسينية لإحياء شهر المحرم

قسم الشؤون الفكرية يطلق برنامجه التبليغي في أكثر من 20 دولة إفريقية

شعبتا الخطابة النسوية والتوجيه الديني تواصلان إقامة المجالس الحسينية في مرقد أبي الفضل العباس (عليه السلام)

المزيد

الآخبار الصحية

دراسة تكشف علاقة خطيرة بين عمر الأم وصحة مولودها

دراسة تحذر.. اضطراب نوم بسيط قد يسبب الموت المبكر ؟

الاستحمام بالماء الساخن.. راحة مؤقتة وأضرار دائمة للبشرة

ماذا يحدث للجسم عند تخطي وجبة الإفطار؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

كيف تساعد الصيانة الوقائية في الحفاظ على كفاءة التكييف في سيارتك ؟

في ظاهرة غريبة حيرت العلماء.. كوكبنا قد يسجل أقصر يوم في التاريخ هذا الصيف!

السد الصيني العملاق يعيق دوران الأرض ويغيّر شكلها ؟

السعودية تطلق 10 تجارب علمية إلى محطة الفضاء الدولية

المزيد

مواضيع ذات صلة

هل هناك حدود للتفسير؟

هل يمكن اختبار نظرية الأوتار تجريبياً؟

ما هو المكان والزمان في الواقع، وهل من الممكن العمل بدونهما؟

آفاق مستقبلية: نظرية الأوتار بين طموح النظرية النهائية وتحديات القرن الحادي والعشرين

هل تؤدي نظرية الأوتار إلى إعادة صياغة ميكانيكا الكم؟

ما هو المبدأ الأساسي في نظرية الأوتار؟

في البدء كانت هناك شذرة لها حجم بلانك(رؤية نظرية الأوتار لبداية الكون)

لماذا ثلاثة؟ تفسير الأبعاد الفضائية الثلاثة في نظرية الأوتار

الكوسمولوجيا ونظرية الأوتار الفائقة

الدخول إلى نظرية الأوتار

ما مدى سواد الأسود؟

أنتروبية الثقوب السوداء