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Introdução à Quântica

Introdução à Quântica. Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza. A INFLU ÊNCIA DO APARATO EXPERIMENTAL NA MEDIDA. Medidas em qu ântica. Cl ássica : Onda = fenômeno emergente de uma coletividade. Medidas em qu ântica.

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Introdução à Quântica

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Presentation Transcript

  1. IntroduçãoàQuântica GermanoMaioliPenello Reinaldo de Melo e Souza A INFLUÊNCIA DO APARATO EXPERIMENTAL NA MEDIDA

  2. Medidas em quântica • Clássica: Onda= fenômenoemergente de umacoletividade.

  3. Medidas em quântica • Clássica: Onda= fenômenoemergente de umacoletividade. • Quântica: Ondaassociada a umaúnicapartícula. • Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez.

  4. Medidas em quântica • Clássica: Onda= fenômenoemergente de umacoletividade. • Quântica: Ondaassociada a umaúnicapartícula. • Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez. • DualidadeOnda-Partícula.

  5. Medidas em quântica • Clássica: Onda= fenômenoemergente de umacoletividade. • Quântica: Ondaassociada a umaúnicapartícula. • Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez. • DualidadeOnda-Partícula. • Mas o quedetermina o comportamento?

  6. Medidas em quântica • Clássica: Onda= fenômenoemergente de umacoletividade. • Quântica: Ondaassociada a umaúnicapartícula. • Ex: Experiência de Young jogando um elétron por vez. • DualidadeOnda-Partícula. • Mas o quedetermina o comportamento? • O aparato experimental.

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

  8. 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/

  9. 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/

  10. 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.

  11. 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.

  12. Superposição • Mas com quem o fóton interferiu?

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

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

  15. 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!!

  16. 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.

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

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

  19. A influência do aparato experimental namedida • 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/

  20. A influência do aparato experimental namedida • Tiremos o segundo divisor de feixes. • Os feixes não mais se recombinam. • Podemos determinar a trajetória seguida pelo fóton. Nãohámaisfranjas de interferência!! http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

  21. A influência do aparato experimental namedida • Tiremos o segundo divisor de feixes. • Os feixes não mais se recombinam. • Podemos determinar a trajetória seguida pelo fóton. Osdoisarranjosdescritossãocomplementares! Nãohámaisfranjas de interferência!! http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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

  23. 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!

  24. 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.

  25. 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.

  26. 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.

  27. 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.

  28. 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.

  29. A experiência da escolharetardada • Mas quando a luz decide se ela se comporta como onda ou como corpusculo?

  30. A experiência da escolharetardada • Mas quando a luz decide se ela se comporta como onda ou como corpúsculo? • Tentemos enganar a luz!

  31. A experiência da escolharetardada • 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/

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

  33. A experiência da escolharetardada • 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/

  34. A experiência da escolharetardada • 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 comportacomoonda… http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

  35. A experiência da escolharetardada • 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 comportacomoonda… Violação da causalidade? http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

  36. A experiência da escolharetardada • 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 comportacomoonda… Violação da causalidade? Não! Naturezaativa da medida!! http://scienceblogs.com/principles/2009/07/15/pop-quiz-answer/

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

  38. O efeitoZenãoquântico • 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

  39. O efeitoZenãoquântico • 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

  40. O efeitoZenãoquântico • 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

  41. O efeitoZenãoquântico • 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

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

  43. O efeitoZenãoquântico • 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

  44. O efeitoZenãoquântico • 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

  45. O efeitoZenãoquântico • Temos a seguinte situação: • t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1).

  46. O efeitoZenãoquântico • Temos a seguinte situação: • t=0: Átomo no estado excitado com certeza (P=1). • 0<t<Temissão: Átomo em uma superposição de estados.

  47. O efeitoZenãoquântico • 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.

  48. O efeitoZenãoquântico • 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.

  49. O efeitoZenãoquântico • 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?

  50. O efeitoZenãoquântico • 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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