Светлина ... това е частица или вълна? Каква основна механика управлява поведението му? И най-важното - променя ли се самото поведение на наблюдение? Това е главният квантов физик, озадачаващ в продължение на много векове, откакто теорията на фотонната вълна е теоретизирана и за първи път е проведен експериментът с двойно срязване.
Известен още като експеримент на Йънг, това включваше лъчи от частици или кохерентни вълни, минаващи през две близко разположени прорези, чиято цел беше да се измери получените въздействия върху екрана зад тях. В квантовата механика експериментът с двойни процепи демонстрира неразделимостта на вълновите и частичните свойства на светлината и други квантови частици.
Експериментът с двойни цепки за първи път се провежда от Томас Йънг през 1803 г., въпреки че се казва, че сър Исак Нютон е провел подобен експеримент по свое време. По време на оригиналните експерименти Нютон светеше светлина върху малка коса, докато Йънг използва фиш от карта с прорез в нея. Съвсем наскоро учените използват точков източник на светлина, за да осветят тънка плоча с две успоредни процепи, а светлината, преминаваща през процепите, се удря в екран зад тях.
Разчитайки на класическата теория за частиците, резултатите от експеримента трябва да съответстват на процепите, като въздействията върху екрана се появяват в две вертикални линии. Това обаче не беше така. Резултатите показаха при много обстоятелства модел на смущение, нещо, което можеше да възникне само ако бяха замесени вълнови модели.
Класическите частици не се намесват една в друга; те просто се сблъскват. Ако класическите частици се изстрелват по права линия през цепка, всички те ще ударят екрана в шаблон със същия размер и форма като процепа. Когато има две отворени прорези, полученият шаблон просто ще бъде сборът от двата модела с една прорез (две вертикални линии). Но отново и отново експериментът демонстрира, че кохерентните лъчи на светлината се намесват, създавайки модел на ярки и тъмни ленти на екрана.
Въпреки това, лентите на екрана винаги са били абсорбирани, сякаш са съставени от дискретни частици (известни още като фотони). За да направят нещата още по-объркващи, бяха поставени измервателни устройства, които да наблюдават фотоните, докато преминават през процепите. Когато това е направено, фотоните се появяват под формата на частици и въздействието им върху екрана съответства на процепите, мънички петна с размер на частици, разпределени по прави вертикални линии.
С поставянето на наблюдателно устройство, вълновата функция на фотоните се срина и светлината се държи като класически частици още веднъж! Това би могло да бъде разрешено само като се твърди, че светлината се държи като частица и вълна и че наблюдаването им причинява диапазона на поведенческите възможности да се стесни до точката, в която тяхното поведение стане предсказуемо още веднъж.
Експериментът с двойни прорези не само даде началото на теорията за частиците на вълните на фотоните, но също така направи учените наясно с невероятния, объркващ свят на квантовата механика, където нищо не е предвидимо, всичко е относително и наблюдателят вече не е пасивен субект , но активен участник със силата да промени резултата. За анимирана демонстрация на експеримента Double Double Slit щракнете тук.
Написахме много статии за експеримента с двойно срязване за космическото списание. Ето дискусия на форума за домашен експеримент с двойни цепки и ето статия за двойствеността на вълновите частици.
Ако искате повече информация за експеримента с двойни цепки, вижте тези статии от Physorg.com и Space.com.
Записали сме и цял епизод на Астрономически роли, свързан с квантовата механика. Чуйте тук, Епизод 138: Квантова механика.
