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