los aceleradores de partículas y el principio de incertidumbre de Heisenberg

Question

En los aceleradores de rodar muy alta impulso de las partículas en cada uno de los otros a la sonda de su estructura en muy pequeñas escalas de longitud. Tiene que nada que ver con el HUP que se ocupa de la propagación del impulso y el espacio?

Relacionadas, cuando aceleramos un protón exactamente, digamos, de 1 GeV, entonces sabemos exactamente su impulso. Pero para el impulso de las partículas de la longitud de onda de Broglie también se reduce, las partículas posición se vuelve más precisa. Pero eso sería violar HUP.

Lo que pasa con alta impulso de las partículas y su impulso propagación?

gracias

Answer 1

La razón de los aceleradores de aumento de la energía con el fin de ser capaz de sonda de distancias más cortas, menor es la longitud de onda más detalles en cuanto a la óptica.

La longitud de onda de de Broglie no describe la ubicación de la partícula en el espacio-tiempo, que es la función del paquete de ondas, como explicado en esta nota de Hans de Vries: la longitud de onda de de Broglie es una consecuencia de la HUP.

Los protones en el acelerador son paquetes de onda y no tienen una única frecuencia y debido a HUP, no es posible tener exactamente 1GeV de energía.

Answer 2

Gracias por todas las respuestas! Después de estudiarlos y pensando por mi parte, aquí está mi respuesta a mis preguntas. (De nuevo, las respuestas muy bienvenidos.)

1. Las partículas con mayor ímpetu tener una menor longitud de onda de de Broglie. La longitud de onda de de Broglie no tiene nada que ver con HUP. El espaciado entre las wavecrests son más cortos para las partículas con mayor ímpetu. Usted obtener una resolución más alta, por así decirlo. Pero si usted tiene un preciso impulso, no importa cuán alta, la probabilties para encontrar la partícula en el espacio, son representados por las ondas sinusoidales. Son sólo más corto/más denso para un mayor impulso. (Y menor, de modo que en total probabilidad es de uno).

2. Para obtener loacalized wavepackets usted necesita un superpostion de muchas ondas sinusoidales, es decir, una gran incertidumbre en su impulso. Pero ¿cómo de grande? De acuerdo a HUP desviaciones en el orden de h son suficientes. Para las partículas con gran ímpetu como en los aceleradores de partículas, para momenta que son muchos pedidos superiores a h, ya que pequeñas variaciones se ubicará la partícula en el espacio. Por lo que el razonamiento en el punto 1. no importa mucho. La alta resolución de las ondas sólo funciona cuando el impulso es muy preciso, preciso en el orden de h.

3. Debido a la relatividad y el límite de velocidad c, y la conexión de espacio y el impulso de medición a través de HUP, debe haber también un límite en la localización y el estrechamiento de las partículas. Si el impulso alcanza relativista de los límites, de la creación de objetos se lleva a cabo.

Answer 3

La cosa es,

$\Delta p \Delta x = \frac{\hbar}{2}$ (Compruebe el tamaño de $h$ frente al $1 \text{ GeV}$)

Respuesta rápida: es un orden de magnitud del problema

Respuesta larga:

Cuando usted tiene un acelerador de partículas no acelerar su protón a exactamente una GeV. Porque en un GeV, $\hbar$ se convierte en insignificante y el cambio de la velocidad es aún más insignificante debido a efectos relativistas (a velocidades de cerca de $c$, las partículas no se consigue sólo un poco más rápido, para una gran cantidad de energía). Además de que de Protones (suponiendo un anillo acelerador) está constantemente perdiendo energía, debido a que es una partícula cargada en un campo Magnético. Y un Protón se compone de un quark-gluon la mezcla de modo que la definición del lugar donde está, sería muy interesante. Los electrones tienen en la actualidad ningún límite inferior en su tamaño son un mejor tema para este tipo de pregunta.

Answer 4

Observe que la incertidumbre de Heisenberg relación implica sólo la precisión con la que las dos cantidades son conocidos, no su magnitud. En $$ \Delta p \Delta x \ge \frac{\hbar}{2} $$ vemos a $\Delta p$ pero no $p$.

Eso significa que la magnitud del impulso hace ninguna diferencia en absoluto en cuanto al principio de incertidumbre se refiere.