grup experimental a condus celebrul fizician Robert Boyd (care, în special, a fost primul efectuat „întârziere de lumină“, la temperatura camerei), a inventat și a realizat o diagramă care arată contribuția așa-numitelor traiectorii „non-clasice“ într-o imagine obținută prin interferența la trei fotoni crevase.
Interferența asupra a două sloturi este un experiment clasic care demonstrează proprietățile undelor luminii. A fost prima dată realizată chiar la începutul secolului al XIX-lea de către Thomas Jung și a devenit unul dintre principalele motive pentru refuzul teoriei dominante atunci corpusulare a luminii.
Un model tipic de interferență obținut în experimentul lui Jung.
La începutul secolului al XX-lea, totuși, sa clarificat faptul că încă lumina constă din particule numite fotoni, dar aceste particule posedă, de asemenea, o proprietate misterioasă a undelor. A apărut conceptul dualismului valurilor corpusulare, care a fost extins și la particulele de materie. În special, prezența proprietăților undelor a fost observată la electroni și mai târziu la atomi și molecule.
Noua ramură a fizicii, care a apărut ca urmare a - mecanicii cuantice - apariția modelului interferometrică în experimentul cu două fante joacă un rol central. De exemplu, Richard Feynman în lucrarea sa „Feynman Lectures on Physics“, scrie că acest fenomen „, ceea ce este imposibil, cu totul, absolut imposibil de explicat într-un mod convențional. În acest fenomen se află însăși esența mecanicii cuantice ".
experiment cu două fante demonstrează unul dintre conceptele centrale ale fizicii cuantice - superpoziție cuantică. superpoziție cuantică Principiul afirmă că, dacă un obiect cuantic (de exemplu, fotoni sau electroni) pot fi într-o anumită stare 1 și într-o anumită stare 2, acesta poate fi amplasat într-o poziție care este într-un sens parțial și starea 1 și starea 2 , această stare se numește o suprapunere de stări 1 și 2. în cazul sloturilor de particule poate trece printr-o fantă, și poate prin celălalt, dar dacă ambele fante sunt deschise, atunci particula trece prin ambele și este într-o stare de suprapunere „a particulei care trece prin fanta 1 "Și" frecvent gical a trecut prin fanta 2“.
Fără îndoială, cel mai celebru obiect al suprapunerii cuantice este pisica Schrodinger, care este atât viu, cât și moartă în același timp.
Influența unui decalaj asupra altui în limbajul cuantic este mai ușor de explicat prin una dintre descrierile alternative ale fizicii cuantice dezvoltate de același Richard Feynman. Conform abordării sale, cunoscută sub denumirea de integrale de traseu, atunci când se deplasează o particulă de la un punct la altul, ea trece prin toate traiectoriile posibile care leagă aceste puncte, dar fiecare traiectorie are propria "greutate". Cea mai mare contribuție se datorează traiectoriilor apropiate de cele prognozate de fizica clasică, motiv pentru care legile cuantice se limitează la cele clasice. Dar și alte traiectorii sunt importante.
Trasee "clasice" într-un experiment cu două fante.
Printre aceste traiectorii ar putea fi cele care sunt complet imposibile în sensul clasic. Acestea, să zicem, pot conține zone pe care particulele se mișcă în direcția opusă. În cazul unui experiment cu sloturi, de exemplu, acestea sunt traiectorii care intră mai întâi într-o singură fantă, apoi trec prin celălalt, apoi ieșesc printr-o a treia. Este vorba despre aceste traiectorii ciudate care explică efectul unui decalaj asupra altui, deoarece doar ele sunt absente atunci când unul dintre sloturi este închis.
Un exemplu de traiectorie "nonclassical" (violet) într-un experiment cu trei fante.
Pentru a demonstra prezența traiectoriile „nonclassical“, Robert Boyd si colegii propus pentru a spori efectul lor din cauza așa-numita excitație plasmonii de suprafață. Plasmonii sunt starea legată de un foton și un electron într-un metal. Datorită lor, lumina pare a fi legată de suprafața metalică și se poate propaga eficient de-a lungul acesteia pentru distanțe relativ mari. Existența plasmonilor mărește influența unei fante pe cealaltă și, în consecință, "greutatea" traiectoriilor care merg de la o fantela la cealaltă.
În experimentul Boyd, fantele au fost tăiate cu un fascicul de ioni într-un strat de aur depus pe un geam transparent. Deoarece aurul este un bun conductor, plasmonii sunt ușor excitați în el.
Pentru a observa efectul decalajelor reciproce, experimentații au propus să efectueze următorul experiment. În primul rând, am folosit o sursă de lumină a cărei lățime a fasciculului este mai mică decât distanța dintre fante. Doar un singur spațiu a fost luminat de ei. În acest caz, în funcție de noțiunile naive, imaginea de pe ecran nu trebuie să depindă de existența altor sloturi, cu excepția celor iluminate sau nu - deoarece aceste fante sunt în umbră. Într-adevăr, atunci când este utilizat cu o lumină polarizată care excita plasmonilor nu a putut vedea ecranul iluminat de o bandă de mică în fața fantei iluminate. Dar când polarizarea a fost schimbată și plasmonii au fost excitați în mod eficient, pe ecran apare un model caracteristic de interferență. Aceasta dovedește existența unor traiectorii "neclasice".
Comparația imaginii obținute pe ecran în cazul în care plasmonii nu sunt excitați (stânga) și când sunt excitați (în dreapta).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: