Világos… részecske vagy hullám? Milyen alapvető mechanika irányítja annak viselkedését? És ami a legfontosabb: a puszta megfigyelés megváltoztatja-e ezt a viselkedést? Ez az a feltevés, hogy a kvantumfizikusok évszázadok óta zavarba ejtik a fotonhullám-mechanikát és a kettős résű kísérletet.
Más néven Young-kísérletként is részecskenyalábok vagy koherens hullámok voltak, amelyek két egymástól távol eső résen haladnak keresztül, amelynek célja az ebből eredő ütések mérése a hátsó képernyőn. A kvantummechanikában a kettős résű kísérlet a fény és más kvantumrészecskék hullám- és részecske-jellege elválaszthatatlanságát bizonyította.
A kettős résű kísérletet először Thomas Young vezette 1803-ban, bár Sir Isaac Newton állítólag a saját idején hasonló kísérletet hajtott végre. Az eredeti kísérletek során Newton egy kis hajra világított, míg Young egy darab kártyát használt egy résbe vágva. A közelmúltban a tudósok egy pont fényforrást használtak egy párhuzamos résű vékony lemez megvilágítására, és a résen áthaladó fény egy mögötte lévő képernyőre ütközik.
A klasszikus részecske-elméletre támaszkodva a kísérlet eredményeinek meg kellett felelniük a réseknek, a képernyőre gyakorolt hatásoknak két függőleges vonalban kell megjelenniük. Ez azonban nem volt a helyzet. Az eredmények sok esetben megmutatták az interferencia mintázatát, ami csak akkor fordulhat elő, ha a hullámmintákat figyelembe vették.
A klasszikus részecskék nem zavarják egymást; csak ütköznek. Ha a klasszikus részecskéket egy résen keresztül egyenesen hajtják el, akkor mindegyik ugyanolyan méretű és alakú mintát vág, mint a hasítás. Ha két nyitott hasítás van, az eredményül kapott mintázat egyszerűen a két egyrészes minta összege (két függőleges vonal). De a kísérlet újra és újra bebizonyította, hogy a koherens fénynyalábok zavarják egymást, és így a képernyőn világos és sötét sávok képződnek.
A képernyőn lévő sávokat azonban mindig úgy találták, hogy abszorbeáltak, mintha különálló részecskékből (más néven fotonok) állnának. A dolgok még zavaróbbá tétele érdekében olyan mérőberendezéseket állítottak be, amelyek megfigyelték a fotonokat, amikor azok átmentek a résekben. Amikor ez megtörtént, a fotonok részecskék formájában jelentek meg, és a képernyőre gyakorolt hatásuk megegyezett a résekkel, apró részecskeméretű foltokkal, amelyek egyenes függőleges vonalban vannak eloszlatva.
Megfigyelőeszköz helyére helyezve a fotonok hullámfunkciója összeomlott, és a fény ismét klasszikus részecskékként viselkedett! Ezt csak úgy lehet megoldani, ha azt állítják, hogy a fény részecskeként és hullámként viselkedik, és hogy ezek megfigyelése miatt a viselkedési lehetőségek széles skálája szűkül arra, hogy viselkedésük még egyszer kiszámíthatóvá váljon.
A kettős résű kísérlet nemcsak a fotonok részecskehullám elméletét hozta létre, hanem tudatosította a tudósokat a kvantummechanika hihetetlen, zavaros világában is, ahol semmi sem kiszámítható, minden viszonylagos, és a megfigyelő már nem passzív alany. , hanem egy aktív résztvevő, akinek hatalma van az eredmény megváltoztatására. A dupla résű kísérlet animált bemutatásához kattintson ide.
Sok cikket írtunk a Kettős hasítású kísérletről a Space Magazine-ról. Itt van egy fórumbeszélgetés egy házi készítésű kettős hasított kísérletről, és itt található egy cikk a hullám-részecske kettősségéről.
Ha további információt szeretne a kettős hasítású kísérletről, akkor nézd meg ezeket a Physorg.com és a Space.com cikkeket.
A csillagászat teljes epizódját felvettük a Quantum Mechanicsről is. Hallgassa meg itt, 138. rész: Quantum Mechanics.
