Definición de segundo y QM

Wikipedia dice que la definición (nuevamente propuesta, más rigurosa) de un segundo es:

El segundo, símbolo s, es la unidad de tiempo SI. Se define tomando el valor numérico fijo de la frecuencia de cesio ΔνCs, la frecuencia de transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de cesio 133, como 9192631770 cuando se expresa en la unidad Hz, que es igual a s−1.

Mi pregunta: a una escala tan pequeña (la escala de los átomos), ¿las leyes probabilísticas de la mecánica cuántica hacen que esta definición sea imprecisa de alguna manera?

No, de hecho, las leyes de la mecánica cuántica son lo único que permite que esto funcione en primer lugar. Producen los niveles de energía discretos entre los que se está transicionando en la 'frecuencia de transición hiperfina' de la que hablan.
¿A qué te refieres con impreciso? Ciertamente no puede medir un intervalo de tiempo con perfecta precisión bajo esta definición, pero no puede medir un intervalo de tiempo con perfecta precisión bajo ninguna definición.
@Chris Obviamente no estoy hablando de medir intervalos de tiempo con perfecta precisión en el mundo real. Estoy hablando de la definición de un segundo, y eso es todo.
@AlexAdamov Sin embargo, no está muy claro qué significa que una definición sea "precisa". Lo único que me viene a la mente es "obtienes algo diferente si mides el mismo intervalo dos veces", pero eso es algo de precisión del mundo real. (Y un sentido en el que esta definición es muy, muy precisa, para el caso)
Probablemente, si la definición se presiona demasiado; pero solo necesita lograr ser más preciso que las otras definiciones en competencia.
Sospecho que lo que busca es si los efectos cuánticos permiten o no asignar un significado bien definido a la oscilación de un campo electromagnético a la frecuencia precisa dada, a partir de un único fotón emitido. Ahora no tengo mucho conocimiento (todavía) con la teoría cuántica de campos, pero por lo que he oído, un campo EM cargado con un fotón está lejos de ser un estado clásico. Entonces su pregunta es si hay algo medible o teóricamente descriptible en ese caso que sube y baja, o puede subir y bajar, 9.192.631.770 veces en el intervalo que llamamos "1 segundo".
En la teoría EM clásica, por supuesto que hay algo: hay una solución de propagación en la que los vectores de campo E y B invierten la dirección muchas veces. Pero en QFT, sospecho que sucede algo diferente. El caso de un solo fotón es un estado propio del operador numérico, y creo (como dije, mi conocimiento de QFT es limitado y se limita al autoestudio en esta etapa de mi formación en física) NO es un estado propio del operador de campo, que es lo que correspondería a un "campo EM clásico". Por lo tanto, parece que la pregunta de si algo "se mueve hacia arriba y hacia abajo 9,192,631,770 veces" en este QFT
el tratamiento no es claro ni fácil de resolver, y por eso dejaría que alguien con la experiencia adecuada proporcione una buena respuesta. Es decir, en resumen, está preguntando cuál es la definición de la frecuencia de un fotón en estos términos, y qué es exactamente lo que vibra con esa frecuencia, si es que algo.
@The_Sympathizer estás en lo cierto, amigo mío.

Respuestas (1)

No, la Mecánica Cuántica en realidad hace que esta definición de un segundo sea realmente precisa. El hecho de que las energías de los diferentes estados del átomo de Cesio estén cuantizadas permite definir la frecuencia exacta de esta transición (recordemos mi = h v ) para que pueda tener una definición increíblemente precisa de un segundo en términos de un número entero multiplicado por el período 1 / v . La transición hiperfina es en realidad una corrección de la 'mecánica cuántica habitual' procedente de la relatividad, de modo que la energía mi es diminuta comparada con las energías de otros estados excitados. ¿Por qué usan esta transición en particular? Debe estar relacionado con la precisión con la que se puede medir, pero no soy un experto en física atómica.

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