AhmadDahlan.NET – Prinsip Ketidakpastian Heisenberg adalah salah satu dasar penting dalam mengkaji fenomena kuantum bahkan sampai pada bagian mekanika kuantum yang selanjutnya kita sebut saja fisika kuantum. Sebagian besar fenomena dalam fisika kuantum seperti bertolak dengan pandangan pada fisika klasik. Salah satunya adalah sifat deterministik di fisika klasik yang tidak cukup handal digunakan mengkaji fenomena kuantum.
Heisenberg menyatakan bahwa mustahil untuk mengukur secara pasti posisi dan momentum dari sebuah objek kuantum. Prinsip ini muncul dari sifat dualisme gelombang-partikel, dengan demikian prinsip ini bisa diabaikan pada materi-materi dengan ukuran makroskopik.
Misalnya pada bola billiard yang menggelinding di atas meja. Posisi dan momentum dari bola billiard ini bisa dihitung dengan pasti namun tidak demikian dengan partikel seukuran atom dan sub atom. Setiap kali adan peningkatkan kepastian dalam menentukan posisi dari partikel akan berdampak pada peningkatan aspek ketidakpastian dari sisi kecepatan partikel.
Misalkan dalam kasus pengukuran posisi dari elektron. Proses pengukuran posisi ini dilakukan dengan menembakkan elektron sehingga terjadi tumbukan dimana foto akan bergerak dari sumber, bertumbukkan dan akhirnya ke arah perangkat penangkap foton.
Foton dianggap sebagai partikel yang membawa momentum terhingga (finite), sehinggga ketika tumbukan akan terjadi pertukaran momentum antara foton dan elektron. Pertukuaran momentum ini akan berdampak pada peningkatan momentum elektron. Dengan demikian setiap kali pengukuran posisi dari partikel akan meningkatkan ketidakpastian terhadap nilai momemtum elektron.
JIka hal yang sama dilakukan untuk benda-benda makro seperti menumbukkan foton dengan bola basket. Ukuran massa bola basket yang jauh lebih besar dibandingkan dengan foton membuat mometum dari foton dapat diabaikan.
A. Ketidakpastian Heisenberg
Paket gelombang 1 dimensi Gaussian menunjukkan bahwa posisi partikel bisa jadi berada pada berada pada rentang lebar tertentu (Δx) di aarah x. Varibel ini terhubung dengan rentang momentum (Δp) untuk distribusi momentum px.
Hubungan keduanya memenuhi transformasi fourier yakni :
Δx.Δp ≳ \frac{ħ}{2} Perhatikan operator ≳ yang berarti bahwa nilai dari boleh jadi sama dengan atau lebih besar dari. Dalam konteks ini operator tersebut menunjukkan Prinsip ketidakpastian Heisenberg untuk posisi dan momentum.
Persamaan Δx.Δp ≳ ħ/2 berlaku dimana P = mv dengan demikian :
Δx.Δm.Δv ≳ \frac{ħ}{2}Jika selama tumbukan massa dari partikel tidak berubah maka persamaan ini juga bis dituliskan dalam bentuk :
Δx.Δv ≳ \frac{ħ}{2m}Hal ini memberikan penjelasan bahwa radasi elektromagnetik dan materi mikroskopi (kuanta) memiliki dua wujud yakni memiliki momentum dan gelombang.
