Svetlo ... je to častica alebo vlna? Aká základná mechanika riadi jeho správanie? A čo je najdôležitejšie, mení to iba správanie pozorovania? Toto sú hádanky, o ktorých kvantoví fyzici hádajú už mnoho storočí, odkedy bola teoretizovaná mechanika fotónových vĺn a experiment Double Double Slit bol prvýkrát vykonaný.
Tiež známy ako Youngov experiment, zahŕňal lúče častíc alebo koherentné vlny prechádzajúce dvoma úzko rozmiestnenými štrbinami, ktorých účelom bolo zmerať výsledné dopady na obrazovku za nimi. V kvantovej mechanike experiment s dvoma štrbinami ukázal neoddeliteľnosť vlnových a časticových vlastností svetla a ďalších kvantových častíc.
Experiment Double Slit prvýkrát uskutočnil Thomas Young už v roku 1803, hoci sa hovorí, že Sir Isaac Newton vykonal podobný experiment vo svojej dobe. Počas pôvodných experimentov Newton žiaril na malých vlasoch, zatiaľ čo Young použil kúsok karty so zárezom do nej. Nedávno vedci použili bodový zdroj svetla na osvetlenie tenkej platne s dvoma paralelnými štrbinami a svetlo prechádzajúce štrbinami zasiahlo obrazovku za nimi.
Výsledky experimentu mali vychádzať z teórie klasických častíc a zodpovedať štrbinám, pričom dopady na obrazovku sa objavujú v dvoch zvislých čiarach. To však nebol tento prípad. Výsledky ukázali za mnohých okolností vzorec interferencie, niečo, čo by sa mohlo vyskytnúť, iba ak by sa vyskytli vlnové vzory.
Klasické častice navzájom neinterferujú; iba sa zrazia. Ak sú klasické častice vystrelené v priamke cez štrbinu, všetky narazia na obrazovku vo vzorke rovnakej veľkosti a tvaru ako štrbina. Ak existujú dve otvorené štrbiny, výsledný obrazec bude jednoducho súčtom dvoch jednostranných vzorov (dve zvislé čiary). Experiment však znova a znova dokazoval, že koherentné lúče svetla rušia a vytvárajú na obrazovke obraz jasných a tmavých pruhov.
Zistilo sa však, že pruhy na obrazovke boli vždy absorbované, akoby sa skladali z diskrétnych častíc (známych ako fotóny). Aby boli veci ešte mätúce, boli zavedené meracie zariadenia na pozorovanie fotónov pri ich prechode cez štrbiny. Keď sa tak stalo, fotóny sa objavili vo forme častíc a ich dopady na obrazovku zodpovedali štrbinám, drobným bodkám s veľkosťou častíc rozmiestnených v priamych zvislých čiarach.
Po umiestnení pozorovacieho zariadenia sa vlnová funkcia fotónov zrútila a svetlo sa znova chovalo ako klasické častice! Dalo by sa to vyriešiť iba tvrdením, že svetlo sa správa ako častica aj vlna a že ich pozorovanie spôsobuje, že sa škála možností správania sa zužuje do bodu, keď sa ich správanie stane ešte predvídateľnejším.
Experiment Double Slit neviedol iba k teórii fotónových vĺn, ale vedcom umožnil uvedomiť si neuveriteľný, zmätený svet kvantovej mechaniky, kde nie je nič predvídateľné, všetko je relatívne a pozorovateľ už nie je pasívnym subjektom. , ale aktívny účastník so schopnosťou zmeniť výsledok. Animovanú ukážku experimentu Double Slit nájdete kliknutím tu.
Napísali sme veľa článkov o experimente Double Slit Experiment for Space Magazine. Tu je diskusia na fóre o domácom experimente s dvoma štrbinami a tu je článok o dualite vlnových častíc.
Ak chcete získať viac informácií o experimente s dvoma štrbinami, prečítajte si tieto články zo stránok Physorg.com a Space.com.
Zaznamenali sme tiež celú epizódu Obsadenia astronómie o kvantovej mechanike. Počúvajte tu, Episode 138: Quantum Mechanics.
