DIY Borrador Cuántico Experimento realizado por el Científico Estadounidense: ¿Es esto realmente cuántica?

Question

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Después de haber realizado este experimento, he conseguido resultados de limpieza. Esencialmente, una doble rendija se hace poniendo un haz de fotones en la forma de un alambre con ortogonal polarizadores en cualquiera de los lados. Esto destruye la espera patrón de interferencia ya que los filtros polarizados "medir" el camino de los fotones. Sin embargo, si uno coloca un ángulo de 45 grados polarizador que permite el ortogonal de las ondas de luz a ambos pasar a través de, el patrón de interferencia de las restauraciones. Según el artículo, este es un "borrador cuántico" puesto que la naturaleza de la onda fue destruida con la perpendicular polarizadores y luego restaurada con los 45 grados de filtro.

Dicho esto, también entiendo que el clásico de Fresnel-Arago leyes del estado que ortogonal olas no interferir. Wikipedia también menciona que cuando [los detectores de partículas están en las ranuras][], la función de onda debe colapso. Pero también afirma que este experimento no se ha publicado nunca. Aquí tenemos un experimento que pone a un "detector" en los cortes, y tan lejos como Scientific American, dice, que se ha derrumbado e incluso restaura la función de onda. Ahora, sólo puedo pensar en 2 conclusiones a este:

1) El Fresnel-Arago Leyes fueron un precursor de la mecánica cuántica y no hay interferencia debido a que la información que se ha filtrado en el ambiente exterior 2) Esto es puramente un clásico experimento y puede ser explicado como tal

Es este experimento sólo una demostración clásica de la óptica o hay realmente una naturaleza cuántica a esto? También me pregunto si Fresnel y Arago había una explicación a la naturaleza de la ortogonales de las ondas de luz, o si la mecánica cuántica el colapso de las olas debido a la observación es la única razón. ¿Alguien tiene información sobre esto?

Mucha gratitud por tus pensamientos! Esto es para un proyecto de feria de ciencia para mi escuela secundaria, así que me sería de gran aprecio desde que ya no sé si debo presentarlo como un clásico de la torsión para el experimento de doble rendija o un verdadero mecánica cuántica fenómeno.

Answer 1

Este experimento puede ser completamente explicado dentro de la física clásica. Debe ser, porque los punteros láser que producen coherente estados que coinciden exactamente con las predicciones de la electrodinámica clásica. Sin embargo, es una muy buena analogía para las paradojas a las que se enfrentan en un borrador cuántico experimento con un haz de electrones.

La razón de la analogía es buena, es porque la luz en el tratamiento clásico es descrito por una ecuación de onda que es muy similar a la ecuación de Schrödinger para una masiva sola partícula. Por lo tanto, wavefunctions se difractan, para crear una sola blobs si se administra una sola rendija, y de interferir para hacer los flecos si dados dos rendijas. Además, usted puede codificar dos ondas diferentes en una sola partícula mediante un spin-½ grado de libertad, de una manera exactamente análoga a la polarización de los grados de libertad de una onda EM.

No encontramos esta situación paradójica en la mecánica clásica, porque la luz que brilla en la pantalla no puede ser visto como un gran número de pequeños "paquetes", y su intensidad viene en un continuum. No tiene sentido preguntar "¿dónde se fue la luz, que hace que este brillante fringe?", porque viene de las dos rendijas. Si se coloca un detector en cada una de las rendijas, hacer observar la mitad de la potencia que va a través de cada rendija. Dentro de la física clásica, esto ocurre independientemente de cómo se baja la potencia del láser es.

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Supongamos ahora, sin embargo, que reemplace su láser por un cañón de electrones. Ya que la onda de la mecánica sigue siendo (mucho) de la misma, las franjas de interferencia - o falta de ella - en la función de onda y, por tanto, en la probabilidad de detección no será alterado. Sin embargo, los electrones hacen comportarse como partículas con bastante frecuencia. En lo suficientemente baja electrónica de los flujos, sólo puedes medir único electrón golpea en su detector, y puede asegurarse de que sólo un electrón se encuentra siempre presente en el aparato. Si pones detectores de derecho después de los cortes, que no observe la mitad de electrones. Es aquí que empieza a ser paradójica: si cuando observo las ranuras de los electrones es siempre y solamente en uno de los dos, ¿cómo es que el patrón de interferencia cambios si tengo acceso a el "que de la" manera de información? Nótese, sin embargo, que es una capa adicional de particleness que hace que el borrador cuántico raro.

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Por último, ¿qué acerca de la luz? Se puede hacer un " quantum de la versión de este experimento con la luz? Después de todo, la luz también viene en fotones, y usted puede apagar el láser lo suficientemente bajo para que solo parpadea mostrará en la pantalla, a la derecha? Bueno, para uno que usted necesita para limar un par de arrugas. Por ejemplo, usted necesita para asegurarse de que esos solo los destellos son de hecho una propiedad de la luz y no del detector; existen bastante razonable modelos que explican el efecto fotoeléctrico por cuantización sólo los átomos y no el campo. Esto significa, en particular, que usted necesita para cambiar su láser para una sola fuente de fotones, que es una bestia diferente por completo.

Incluso entonces, sin embargo, el experimento no es bastante para ser una paradoja. La razón de esto es que los fotones no tienen posiciones o trayectorias o, incluso, de verdad, wavefunctions. Son solo las excitaciones de la correspondiente clásica modos, y a los modos propios de la exhibición de interferencia de onda y el comportamiento. (De hecho, los experimentos donde se obtiene los fotones se comportan como partículas olas son bastante diferentes.) Así, mientras que usted puede poner juntos un borrador cuántico de medición con fotones individuales, la situación es más complicada y exige una más delicada de análisis.

Answer 2

El análisis de la disponibilidad o no de los que de información, y las consecuencias sobre el patrón de interferencia, es puramente un análisis cuántico. Ahora, hay diferentes dispositivos experimentales para hacer aparecer o desaparecer los que de información. Usted no necesariamente necesita usar polarizadores para esto (que podría haber usado espejos, divisores de haz y detectores). Incluso, si, en este experimento en particular, polarizadores se han utilizado, el interesante análisis no es posible el análisis clásico (ortogonal olas no interferir), pero es el análisis cuántico. Más precisamente, en su experimento, los dos análisis (clásica y cuántica) son correctos, debido a la muy particular dispositivos experimentales, pero el análisis fundamental es cuántico, y el análisis cuántico va a ser verdad, evento, si usted no utiliza polarizadores en el experimento, mientras que, en este caso, el análisis clásico fallará.

Answer 3

Traté de hacer un experimento para responder a esta pregunta mediante un real de doble rendija de la instalación. Como era de esperar no tengo de interferencia de doble rendija cuando pongo el ortogonal polarizadores en el lugar. Sin embargo, me hizo llegar rendija de la interferencia. Esto sería totalmente compatible con los clásicos de Fresnel-Arago leyes porque no hay interferencia entre las vigas ortogonales ocurrido, pero las vigas interferido con ellos mismos. Por otro lado, el artículo que se refiere a las reclamaciones que, con la introducción de los polarizadores la naturaleza de onda de la luz fue destruido. Sin embargo, la presencia de la rendija de los patrones de difracción, que resulta de la naturaleza de onda de la luz, claramente contradice esta afirmación. Ahora, usted probablemente no se observa este fenómeno, ya que no hizo uso de ranuras, pero se utiliza un alambre para separar los caminos. Utilizando simplemente un cable que usted no será capaz de observar rendija de patrones. Entonces, yo creo que es seguro decir que el programa de instalación se describe en el artículo de Scientific American no muestra fenómeno cuántico.