En la Universidad de Exeter se descubrió una nueva relación de incertidumbre, que vincula la precisión con la que se puede medir la temperatura y la mecánica cuántica.
Si mide la temperatura de su café con un termómetro estándar de venta libre, puede encontrar 90 ° C más o menos 0.5 ° C.La incertidumbre de temperatura en su lectura surge porque el nivel de mercurio en el termómetro fluctúa un poco,debido a colisiones microscópicas de los átomos de mercurio.
Las cosas se vuelven más interesantes cuando se trata de medir la temperatura de objetos pequeños, como dispositivos nanométricos o células individuales. Para obtener mediciones precisas, es necesario utilizar pequeños termómetros a nanoescala compuestos por unos pocos átomos.
El equipo de Exeter ha desarrollado un nuevo marco teórico que permite la caracterización de termómetros a pequeña escala y establece su precisión máxima alcanzable. Resulta que, bajo ciertas circunstancias, la incertidumbre en las lecturas de temperatura son propensas a fluctuaciones adicionales, que surgen debido a fluctuaciones adicionales.efectos cuánticos
Específicamente, los termómetros pequeños pueden estar en una superposición entre diferentes temperaturas, por ejemplo, 90.5 ° C y 89.5 ° C, al igual que el gato de Schrödinger puede estar en una superposición entre estar vivo y muerto.
Esta investigación se publica en la revista científica líder Comunicaciones de la naturaleza .
Harry Miller, primer autor del artículo y del departamento de Física y Astronomía de Exeter explica: "Además del ruido térmico que está presente al realizar una medición de temperatura, la posibilidad de estar en una superposición significa que las fluctuaciones cuánticas influyen en cómo observamostemperatura a nanoescala "
El descubrimiento establece una nueva conexión entre la incertidumbre cuántica, que surge de tales estados de superposición, y la precisión de las mediciones de temperatura. En el futuro, esta relación de incertidumbre será útil para los experimentadores para diseñar termómetros óptimos a nanoescala que tengan en cuenta los efectos de la mecánica cuántica.
La Dra. Janet Anders, coautora del artículo y profesora titular de la Universidad de Exeter agregó: "Este hallazgo es un paso importante para extender los conceptos y las leyes termodinámicas a la nanoescala, donde nuestras suposiciones macroscópicas se descomponen".
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Materiales proporcionados por Universidad de Exeter . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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