Lumina… este o particulă sau o undă? Ce mecanică fundamentală guvernează comportamentul acesteia? Și cel mai important, simplul act de observație modifică acest comportament? Acesta este conundrul fizicienilor cuantici s-au încurcat de mai multe secole, de când teoretica undei fotonice a fost teoretizată și experimentul Double Slit a fost realizat pentru prima dată.
Cunoscut și sub denumirea de experimentul lui Young, acest lucru implica fascicule de particule sau unde coerente care treceau prin două fante strânse distanțate, al căror scop era măsurarea impactului rezultat pe un ecran din spatele lor. În mecanica cuantică, experimentul cu două fante a demonstrat inseparabilitatea naturii undelor și a particulelor de lumină și alte particule cuantice.
Experienta Double Slit a fost realizată pentru prima dată de Thomas Young în 1803, deși se spune că Sir Isaac Newton a efectuat un experiment similar în timpul său. În timpul experimentelor inițiale, Newton strălucea ușor pe un păr mic, în timp ce Young folosea o alunecare de card cu o tăietură în el. Mai recent, oamenii de știință au folosit o sursă de lumină punctuală pentru a lumina o placă subțire cu două fante paralele, iar lumina care trece prin fante lovește un ecran în spatele lor.
Bazându-se pe teoria clasică a particulelor, rezultatele experimentului ar fi trebuit să corespundă fânturilor, impacturile pe ecran să apară în două linii verticale. Totuși, acesta nu a fost cazul. Rezultatele au arătat în multe circumstanțe un model de interferență, lucru care ar putea apărea numai dacă s-ar fi implicat tiparele de undă.
Particulele clasice nu interferează între ele; doar ciocnesc. Dacă particulele clasice sunt tras în linie dreaptă printr-o fanta, toate vor lovi ecranul într-un model cu aceeași dimensiune și aceeași formă ca fanta. Acolo unde există două fante deschise, modelul rezultat va fi pur și simplu suma celor două tipare cu o singură fanta (două linii verticale). Dar, din nou, experimentul a demonstrat că fasciculele coerente de lumină interferau, creând un model de benzi luminoase și întunecate pe ecran.
Cu toate acestea, benzile de pe ecran s-au dovedit întotdeauna absorbite ca și cum ar fi fost compuse din particule discrete (aka fotoni). Pentru ca lucrurile să fie și mai confuze, dispozitivele de măsurare au fost puse în aplicare pentru a observa fotonii pe măsură ce treceau prin fante. Când s-a făcut acest lucru, fotonii au apărut sub formă de particule, iar impactul lor pe ecran corespundea cu fante, pete mici de dimensiuni ale particulelor, distribuite în linii verticale drepte.
Prin plasarea unui dispozitiv de observare la locul său, funcția de undă a fotonilor s-a prăbușit și lumina s-a comportat ca particule clasice încă o dată! Acest lucru nu poate fi rezolvat decât prin a pretinde că lumina se comportă atât ca o particulă cât și ca o undă și că respectarea acestora face ca gama posibilităților comportamentale să se restrângă până la punctul în care comportamentul lor devine încă o dată previzibil.
Experimentul Double Slit nu a dat naștere doar teoriei undelor de particule a fotonilor, ci i-a făcut pe oamenii de știință conștienți de lumea incredibilă și confuză a mecanicii cuantice, unde nimic nu este previzibil, totul este relativ, iar observatorul nu mai este un subiect pasiv. , dar un participant activ cu puterea de a schimba rezultatul. Pentru o demonstrație animată a experimentului Double Slit, faceți clic aici.
Am scris multe articole despre Experimentul Double Slit pentru Space Magazine. Iată o discuție pe forum despre un experiment făcut în casă dublă, și iată un articol despre dualitatea undă-particule.
Dacă doriți mai multe informații despre experimentul cu fanta dublă, consultați aceste articole din Physorg.com și Space.com.
Am înregistrat, de asemenea, un întreg episod al distribuției de astronomie despre mecanica cuantică. Ascultă aici, episodul 138: Mecanica cuantică.
