Cómo medir la vibración cuántica

Que yo sepa, tú no. Todo lo que puede hacer es medir los cambios directamente, aunque puede inferir estados. Como ejemplo de lo que quiero decir, considere la vibración de punto cero de una molécula, como en el dióxido de carbono. Lo que realmente hace es cambiar el estado vibratorio irradiando con energía infrarroja y midiendo el espectro. Si hace esto a fondo, terminará con una secuencia de señales en diferentes frecuencias, y a partir de consideraciones básicas de simetría y de la teoría electromagnética de Maxwell, identificará esto como resultado de cambios en los niveles de flexión y estiramiento, y además, puede identificar ( en este caso), armónicos. Esto le permite dibujar un perfil de energía, con varios niveles por encima de un estado fundamental. Ahora nos basamos en la ecuación de Schrödinger, y notamos que las vibraciones con un grado de libertad deben tener la mitad de un cuántico de acción asociado con su estado fundamental, y luego cambiar por cuantos integrales. Ahora, la extrapolación simple permite una estimación de la energía vibratoria del punto cero. Digo una estimación porque para la precisión, hay algunos puntos adicionales a tener en cuenta, incluida la función de anarmonía, el efecto del movimiento de rotación, etc. Sin embargo, no se puede medir directamente el estado fundamental porque cualquier medición implica el cambio de un cuanto de acción. De esto se obtiene una interpretación del Principio de incertidumbre: no se puede saber ahora porque la medición también alteró el sistema.

En el mundo macroscópico, puede realizar mediciones sin cambiar notablemente el sistema. Por lo tanto, los fotones que golpean un acorazado que le permiten observarlo no hacen ninguna diferencia de que cualquiera puede ver el movimiento del acorazado, pero a nivel cuántico, no se aplica lo mismo. Para que un fotón interactúe con un sistema, el sistema tiene que absorberlo y, para hacerlo, cambia su nivel de energía, por lo que su vibración absorbe los fotones que lo elevan a un nivel de energía más alto. Si el fotón es de la frecuencia incorrecta, pasa sin ser absorbido, y si posteriormente detecta tales fotones, no tienen registro de la molécula. En los sólidos, los fotones se pueden dispersar sin ser absorbidos, pero nuevamente no se obtiene ningún conocimiento fundamental aparte de la presencia de un agente dispersante.