การทดลองกรีดสองครั้ง

การทดลองกรีดสองครั้ง

การทดลองทางฟิสิกส์ที่สวยงามที่สุดคืออะไร? นี่คือคำถามที่ Robert Crease ถาม ผู้อ่าน Physics Worldในเดือนพฤษภาคม และมีผู้ตอบมากกว่า 200 คนพร้อมคำแนะนำต่างๆ เช่น แมวของชเรอดิงเงอร์และการทดสอบนิวเคลียร์ Trinity ในปี 1945 ห้าอันดับแรกรวมถึงการทดลองคลาสสิกโดย Galileo, Millikan, Newton และ Thomas Young แต่การทดลองที่สวยงามที่สุดใน 10 อันดับแรก

ในฟิสิกส์ 

การทดลองแบบ double-slit ของ Young ที่ใช้กับการแทรกสอดของอิเล็กตรอนเดี่ยว – ไม่มีชื่อที่เกี่ยวข้องการอภิปรายส่วนใหญ่เกี่ยวกับการทดลองแบบ double-slit กับอนุภาคอ้างถึงคำพูดของ Feynman ในการบรรยายของเขา: “เราเลือกที่จะตรวจสอบปรากฏการณ์ที่เป็นไปไม่ได้ เป็นไป ไม่ได้ 

เลยที่จะอธิบายด้วยวิธีดั้งเดิมใดๆ และซึ่งมีอยู่ในนั้นซึ่งเป็นหัวใจของกลศาสตร์ควอนตัม ในความเป็นจริงมันมีความลึกลับเพียงอย่างเดียว” ไฟน์แมนกล่าวเสริมว่า: “เราควรบอกทันทีว่าคุณไม่ควรพยายามตั้งค่าการทดลองนี้ การทดลองนี้ไม่เคยทำด้วยวิธีนี้มาก่อน ปัญหาคือเครื่องมือจะต้องสร้าง

ในขนาดที่เล็กจนเป็นไปไม่ได้เพื่อแสดงผลที่เราสนใจ เรากำลังทำ “การทดลองทางความคิด” ซึ่งเราเลือกเพราะมันง่ายต่อการคิด เรารู้ผลที่จะได้เพราะมีการทดลองมากมายที่ได้ทำไปแล้ว ซึ่งได้เลือกขนาดและสัดส่วนเพื่อแสดงผลที่เราจะอธิบาย”

ไม่ชัดเจนว่า Feynman ทราบดีว่าการทดลอง double-slit กับอิเล็กตรอนได้ดำเนินการในปี 1961 ซึ่งเป็นปีที่เขาเริ่มบรรยาย (ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1963) ที่น่าประหลาดใจกว่านั้น ไฟน์แมนไม่ได้เน้นว่ารูปแบบสัญญาณรบกวนจะก่อตัวขึ้นแม้ว่าจะมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในอุปกรณ์ในแต่ละครั้งก็ตาม 

(การไม่เน้นนี้เป็นเรื่องผิดปกติเพราะในการบรรยายเดียวกันไฟน์แมนอธิบายการทดลองอิเล็กตรอน – และการทดลองแบบกรีดสองครั้งอื่นๆ ด้วยคลื่นน้ำและกระสุน – อย่างละเอียด)แล้วใครเป็นคนทำการทดลอง double-slit ครั้งแรกกับอิเล็กตรอนตัวเดียว? ไม่น่าแปลกใจที่การทดลองทางความคิดหรือ 

เกดัง เค่ นจำนวนมาก 

ได้รับการตั้งชื่อตามนักทฤษฎี เช่น ผลกระทบของอาฮาโรนอฟ-โบห์ม ความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ แรงเมียร์ ความขัดแย้งของไอน์สไตน์-โพดอลสกี-โรเซน แมวของชโรดิงเงอร์ และอื่นๆ และชื่อเหล่านี้ยังคงอยู่แม้ในขณะที่ทำการทดลอง ได้ถูกดำเนินการโดยผู้อื่นในห้องปฏิบัติการ 

อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าจะน่าทึ่งที่ไม่มีชื่อใดๆ รวมอยู่ในการทดลองแบบ double-slit กับอิเล็กตรอน หนังสืออ้างอิงมาตรฐานไม่ตอบคำถามนี้ แต่การศึกษาวรรณกรรมเผยให้เห็นวีรบุรุษทดลองหลายคน

กลับไปที่หนุ่มYoung ดำเนินการทดลองกรีดสองครั้งดั้งเดิมของเขาด้วยแสงในช่วงทศวรรษแรก

ของปี 1800 

ซึ่งแสดงให้เห็นว่าคลื่นของแสงจากรอยแยกทั้งสองรบกวนกันเพื่อสร้างรูปแบบขอบบนหน้าจอที่มีลักษณะเฉพาะ ในปี พ.ศ. 2452 Geoffrey Ingram (GI) Taylor ได้ทำการทดลองซึ่งเขาแสดงให้เห็นว่าแม้แต่แหล่งกำเนิดแสงที่อ่อนที่สุด ซึ่งเทียบเท่ากับ “การจุดเทียน

ในระยะทางที่ไกลกว่าหนึ่งไมล์เล็กน้อย” ก็อาจนำไปสู่การรบกวนได้ สิ่งนี้นำไปสู่คำกล่าวที่โด่งดังของ Dirac ที่ว่า “แต่ละโฟตอนจะรบกวนตัวเองเท่านั้น”ในปี 1927 Clinton Davisson และ Lester Germer ได้สังเกตการเลี้ยวเบนของลำแสงอิเล็กตรอนจากผลึกนิกเกิล 

ซึ่งแสดงให้เห็นคุณสมบัติคล้ายคลื่นของอนุภาคเป็นครั้งแรก และ George (GP) Thompson ก็ทำเช่นเดียวกันกับฟิล์มบาง ๆ ของเซลลูลอยด์และวัสดุอื่น ๆ หลังจากนั้นไม่นาน . เดวิสสันและทอมสันแบ่งปันรางวัลโนเบลในปี 1937 สำหรับ “การค้นพบปรากฏการณ์การแทรกสอดที่เกิดขึ้น

เมื่อคริสตัลสัมผัสกับลำแสงอิเล็กทรอนิกส์” แต่ไม่ได้ทำการทดลองแบบกรีดสองครั้งกับอิเล็กตรอน

ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 Ladislaus Laszlo Marton จากสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (ปัจจุบันคือ NIST) ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. แสดงให้เห็นถึงการรบกวนของอิเล็กตรอน 

แต่สิ่งนี้อยู่ใน Mach-Zehnder แทนที่จะเป็นรูปทรงเรขาคณิตแบบสลิตคู่ นี่เป็นวันแรกของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและนักฟิสิกส์กระตือรือร้นที่จะใช้ประโยชน์จากความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน de Broglie ที่สั้นมากเพื่อศึกษาวัตถุที่เล็กเกินไปที่จะศึกษาด้วยแสงที่มองเห็นได้ 

การ ทำgedankenหรือการทดลองทางความคิดในห้องทดลองนั้นมีความสำคัญรองลงไปไม่กี่ปีต่อมา Gottfried Möllenstedt และ Heinrich Düker จาก University of Tübingen ในเยอรมนีใช้ biprism ของอิเล็กตรอน ซึ่งโดยหลักแล้วคือลวดตัวนำที่บางมากในมุมฉากกับลำแสง 

เพื่อแยกลำแสงอิเล็กตรอนออกเป็นสองส่วนและสังเกตการรบกวนระหว่างกัน (Möllenstedt ทำสายไฟโดยเคลือบเส้นใยของใยแมงมุมด้วยทองคำ ว่ากันว่าเขาเลี้ยงแมงมุมไว้ในห้องทดลองเพื่อจุดประสงค์นี้) ไบปริซึมของอิเล็กตรอนจะถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการพัฒนาโฮโลแกรมของอิเล็กตรอน

และในการทดลองอื่นๆ รวมทั้งการวัดครั้งแรกของเอฟเฟกต์ Aharonov-Bohm โดย Bob Chambers ที่ Bristol University ในสหราชอาณาจักรในปี 1960แต่ในปี 1961 Claus Jönsson แห่ง Tübingen ซึ่งเป็นหนึ่งในนักเรียนของ Möllenstedt ได้ทำการทดลองแบบ double-slit กับอิเล็กตรอนเป็นครั้งแรก

 ( Zeitschrift für Physik 161 454) แท้จริงแล้วเขาแสดงให้เห็นถึงการแทรกแซงด้วยรอยแยกถึงห้ารอย ความสำเร็จขั้นต่อไป – การทดลองที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในอุปกรณ์ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง – บรรลุผลสำเร็จโดย Akira Tonomura และเพื่อนร่วมงานที่ Hitachi ในปี 1989 เมื่อพวกเขาสังเกตการก่อตัวของรูปแบบขอบด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่อ่อนแอมาก และ biprism ของอิเล็กตรอน

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตยูฟ่า888