ازمایش دو شکاف یانگ :
در مکانیک کوانتومی، آزمایش دوشکاف آزمایشی است که نشان می‌دهد ماهیت ذره‌ای و موجی نور و دیگر ذرات کوانتومی از هم جدایی‌ناپذیرند. در این آزمایش یک باریکهٔ همدوس نور را به صفحه‌ای که دو شکاف باریک رویش دارد می‌تابانیم، و نور پس از گذشتن از صفحه روی پرده‌ای که در پشت است می‌افتد. ماهیت موجی نور باعث می‌شود که نورهایی که از دو شکاف می‌گذرند با هم تداخل کنند و یک الگوی تداخلی (نوارهای تاریک و روشن) بسازند. ولی اگر روی پرده نور را با آشکارساز بسنجیم، می‌بینیم که نور همیشه به شکل ذره (فوتون) جذب می‌شود.
به ادامه ی مطلب بروید.

اگر نور در مسیر خود از چشمه تا پرده تنها ویژگی ذره‌ای خود را نشان می‌داد، تعداد فوتون‌هایی که به هر نقطه از پرده می‌رسیدند، جمع تعداد فوتون‌هایی بود که از شکاف سمت چپ و از شکاف سمت راست آمده‌اند. به زبان دیگر، شدت نور در هر جای پرده حاصل‌جمع شدت وقتی است که شکاف سمت چپ را پوشانده باشیم و وقتی که شکاف سمت راست را پوشانده باشیم. ولی آزمایش نشان می‌دهد که اگر هر دو شکاف را باز بگذاریم، شدت نور در بعضی جاها بیشتر و در بعضی جاها کمتر از انتظار ما خواهد بود. این پدیده نمایانگر تداخل سازنده و ویرانگر امواج نور است، و با ماهیت جمع‌شدنی ذرات نور قابل توضیح نیست
هر طور که آزمایش را تغییر دهیم که بخواهیم ببینیم که نور از کدام شکاف گذشته است، طرح تداخلی از بین می‌رود و نتیجهٔ ذره‌ای به دست می‌آید. این پدیده نشان‌دهندهٔ اصل مکملیت است، که می‌گوید نور می‌تواند هم ویژگی ذره‌ای و هم موجی از خود نشان دهد، ولی نمی‌توان همزمان ماهیت ذره‌ای و موجی را در یک پدیده دید.
آزمایش دوشکاف را می‌توان (با ابزار آزمایش متفاوت) با ذرات مادی (مانند الکترون) هم انجام داد. با این ذرات هم نتیجهٔ آزمایش مانند پیش خواهد بود که نشان می‌دهد ذرات مادی هم دوگانگی موج-ذره از خود نشان می‌دهند.
در سال ۲۰۰۲ خوانندگان مجلهٔ فیزیکس‌ورلد، آزمایش دوشکاف با الکترون را به عنوان «زیباترین آزمایش فیزیک» برگزیدند. اما جزئی تر و ساده تر مساله را باز تر کنیم : 
 برای درک این ازمایش ابتدا باید ببینیم ذرات یا گلوله های کوچک چگونه عمل میکنند . اگر به صورت تصادفی اجسام کوچک را شلیک کنیم به سمت پرده ..در اثر عبور و برخورد این ذرات به درواره ی پشتی یک الگویی در دیواره پشت شکاف ایجاد میشه .
حال اگر یک شکاف دیگر در سمت دیگری اظافه کنیم انتظار داریم همین مساله نیز دوباره تکرار بشه . حالا نگاهی به موج بندازیم .. موج به شکاف برخورد میکند  و از شکاف عبور و در دیواره عقبی برخورد میکند که بیشترین شدت درست پشت شکاف قرار میگیرد . 
وقتی شکاف دوم رو اظافه میکنیم . پدیده ای متفاوت رخ میدهد . 
اگر بلندی یک موج با فرورفتگی موج دیگری برخورد کند هم را خنثی میکنند . پس الان با این ترتیب یک الگوی تداخلی در دیواره پشتی مشاهده میشه .  جاهایی که دو تا بلندی موج بهم میرسند تصویرشان و اثرشان در دیوار پشتی بیشترین اثر را دارد . جاهایی هم که هم رو خنثی میکنند هیچی نداریم . 
پس وقتی اجسامی که ماده هستند و به سمت دو شکاف میندازیم یک همچین چیزی داریم ..دو نوار برخورد . و با امواج یک الگوی تداخلی با نوراهای متعدد داریم. 
حالا از دید کوانتومی ببینیم قضیه رو ... وقتی یک الکترون که یک بخش ناجیز از اتم میباشد به صورت یک جریان ازش به سمت دو شکاف شلیک کنیم درست مثل داستان قبل اتفاق میافتد . اگر از یک شکاف عبور کند یک نوار باریک پشت صفحه ایجاد میشه اما اگر دو تا شکاف باشد الگویی شبیه به امواج بدست میاید . چگونه ممکنه تیکه های از ماده الگویی تداخلی و شبیه امواج درست میکنند ؟ با عثل جور در نمیاد .  برای همین فیزیک دانها تصمیم گرفتند الکترون ها را یکی یکی شکلیک کنند اینطوری بهیچ طریق نمیتونند باهم تداخل کنند . 
ولی میبینیم باز هم همون الگوی قبلی ظاهر میشود . تک الکترون بعنوان ماده خارج میشه و تبدیل میشع به موجی از احتمال و از هر دو شکاف رد میشه و با خودش تداخل میکنه . تا بعدش بخوره به دیوار مثل ذره . از نظر ریاضیاتی از اینم عجیب تره . هم از هر دو شکاف عبور میکنه هم از هیچگدوم . همه فیزیکدان ها در این باره گیج شدند . برای هیمن یک دستگاه اندازه گیری را در کنار یکی از شکاف ها قرار دادند تا ببینند کدوم عبور میکنه و شروع کردند به شلیک کردن. 
با همین مشاهده فهمیدند الکترون از یک شکاف عبور کرده نه از هر دو . مشاهده گر چه ربطی به رفتار ذره داره ؟ 
مشاهده گر فقط با مشاهده تابع موج را برهم زد  
آرش  بوالحسنی_وبلاگ هوش فرازمینی


تاريخ : ۱۳٩٤/٩/٢ | ۳:٤۳ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی