Wie sind Nebelkammerspuren mit dem Unsicherheitsprinzip vereinbar?

Ich habe über die Unschärferelation gelesen . Was Elektronen betrifft, wie können wir exakte Spuren von Elektronen in Nebelkammern bekommen? Das heißt, wie wird die Position festgelegt?

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In diesem Artikel werden Elektronen gezeigt, die in einer Blasenkammer gesehen werden.

Elektron in BC

Die Spirale ist ein von einem Wasserstoffatom abgeschlagenes Elektron, eine Blasenkammer ist in diesem Fall mit unterkühltem flüssigem Wasserstoff gefüllt. Die Genauigkeit der Messung der Spuren liegt in der Größenordnung von Mikrometern. Den Impuls des Elektrons findet man, wenn man das Magnetfeld und die Krümmung kennt.

Die kleinen Punkte auf den geraden Bahnen sind Elektronen, die gerade aus dem Wasserstoff herausgeschleudert wurden, das würde ihnen einen minimalen Impuls von einigen keV geben.

Das Gesamtsystem, das Bild und die Messungen ergeben eine räumliche Auflösung von 10 bis 50 Mikron.

Δ x ∼ 10 − 5 m
Δ p ∼ 1 k e v / c = 5.344286 × 10 − 25 k g ⋅ m / s
Δ x ⋅ Δ p > ℏ / 2
mit ℏ = 1.054571726 ( 47 ) × 10 − 34 k g ⋅ m 2 / s makroskopisch erfüllt ist, da der Wert ist 10 − 30 , vier Größenordnungen größer als ℏ .

Mit der Nanotechnologie kommt man in Dimensionen, die der Größe von entsprechen ℏ , aber bisher nicht mit Blasenkammern oder Nebelkammern oder den meisten Teilchendetektoren.

Dies war eine Antwort, die eigentlich ein Kommentar von @fredMcfreddy ist: * Ist der Vorgang des Hinterlassens einer Spur nicht "eine Beobachtung", ändert er daher das Verhalten des Elektrons. Warum absorbiert die Energie der Blasenbildung nicht die Energie des Elektrons? Sind wir sicher, dass es sich um ein einzelnes Elektron handelt? *
Das Verhalten des Elektrons ändert sich, es verliert mit jeder Mikrostreuung einen kleinen Teil seiner Energie und damit die in der Kammer beobachtbare Spirale. Die sichtbare Spur ist der Fußabdruck eines einzelnen Elektrons, das ~ MeV trägt und es an andere Elektronen verliert, die kleinen Punkte, die eine Energieordnung von eV annehmen. Die gebundenen Elektronen in Wasserstoff haben ~ 13 eV.

Die Idee, dass ein einzelnes Teilchen nicht sowohl eine wohldefinierte Position als auch einen wohldefinierten Impuls haben kann, ist ein weit verbreitetes Missverständnis der Heisenbergschen Unschärferelation (HUP). Wenn man sich der notorisch undurchsichtigen Kopenhagener Interpretation anschließt, muss man alle derartigen ontologischen Aussagen meiden. Wenn man sich der viel aufschlussreicheren Bohmschen Mechanik anschließt, dann haben einzelne Teilchen genau definierte Bahnen, wie in einer Nebelkammer nachgewiesen wird.

Das HUP schränkt die Zustandsvorbereitung ein und bezieht sich auf die Eigenschaften eines Ensembles von Teilchen: Man kann keinen Zustand erzeugen, in dem die Ausbreitung der Position und die Ausbreitung des Impulses gleichzeitig stärker eingeschränkt sind als die HUP-Grenze. Das HUP sagt nichts über die Position oder den Impuls eines einzelnen Teilchens aus.

Die Spur, die ein Teilchen hinterlässt, das eine Nebelkammer passiert, ist viel breiter als der Durchmesser eines Atoms – ausreichend breit, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Die Nebelkammerspur ist daher keine genaue Messung. Allerdings hat die Genauigkeit einer Nebelkammer nichts mit dem HUP zu tun, und es gibt keinen prinzipiellen Grund, warum Ort und Impuls eines Teilchens nicht beliebig genau bestimmt werden könnten.

Nützliche Videos:

Eine klare Einführung in die Bohmsche Mechanik

Heisenberg und Trajektorien

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