OOPS! You forgot to upload swfobject.js ! You must upload this file for your form to work.
De la haos la ordine în lumea cuantică
În clipul alăturat, specialiştii în microscopie electronică ai companiei Hitachi prezintă o versiune modernă a clasicului experiment de interferenţă cu două fante, denumit şi experimentul Young, după numele fizicianului britanic (Thomas Young) care l-a descris pentru prima oară în anul 1803.
În varianta iniţială a experimentului, un fascicul de lumină era trecut prin două fante paralele subţiri, obţinându-se pe un ecran situat în spatele fantelor o serie de franje paralele luminoase şi întunecoase, asemeni celor prezentate în figura de mai jos. În momentul realizării sale, experimentul lui Young a avut un impact hotărâtor asupra fizicii fenomenelor optice, fiind considerat un argument decisiv în susţinerea ideii, deja existente la momentul respectiv, conform căreia lumina ar fi o undă şi nu un jet de particule. Descriind ondulatoriu fasciculul luminos care iluminează cele două fante ale dispozitivului şi considerând mai departe fantele ca două surse de unde luminoase secundare, se putea explica relativ simplu formarea pe ecran a franjelor de interferenţă. Se credea la momentul respectiv că numai un caracter ondulatoriu i-ar permite luminii să treacă în acelaşi timp prin ambele fante, pentru a putea să interfereze mai departe. Daca lumina ar fi fost formată din grăuncioare de materie, atunci grăuncioarele ar fi trecut ori prin una dintre fante, ori prin cealaltă, iar interferenţa nu ar fi putut să se producă, obţinându-se pe ecran un fond de lumină omogen.
În varianta propusă de cercetătorii japonezi de la Hitachi, sunt realizate două modificări importante faţă de forma iniţială a experimentului. Prima dintre modificări ţine cont de importanta ipoteză propusă de Louis de Broglie în anul 1924 şi ulterior confirmată experimental, conform căreia şi particulele materiale manifestă proprietăţi ondulatorii, asemeni luminii. Prin urmare, în experimentul din clipul alăturat, fasciculul care produce franjele de interferenţă este un fascicul de electroni şi nu unul de lumină. Această primă modificare realizează o confirmare experimentală suplimentară a ipotezei lui de Broglie din 1924. A doua dintre modificări urmăreşte confirmarea unui aspect mai subtil, care ţine chiar de interpretarea clasică a fenomenului de interferenţă. În cazul unui fascicul puternic de electroni, care asigură în fiecare moment trecerea simultană a unui număr mare de particule prin cele două fante ale dispozitivului, se poate considera că undele asociate electronilor pătrund şi ele simultan prin cele două fante şi se suprapun mai departe, producând franjele de interferenţă. Ne putem întreba atunci, însă, ce se va întâmpla dacă electronii sunt lăsaţi să parcurgă unul câte unul dispozitivul, gândindu-ne că într-o asemenea situaţie va exista într-un anumit moment în aparat un singur electron, trecând doar prin una dintre cele două fante. Ne-am putea aştepta ca într-o asemenea situaţie interferenţa să nu se mai producă, iar pe ecran să se obţină un fond omogen în locul franjelor verticale. Pentru a răspunde acestei ultime întrebări, cercetătorii japonezi utilizează un fascicul de electroni foarte slab, ale cărui particule trec prin dispozitivul Young separat, una după alta.
Descrierea completă a experimentului din clipul alăturat este realizată în articolul: A. Tonomura, J. Endo, T. Matsuda, T. Kawasaki and H. Ezawa, "Demonstration of single-electron build-up of an interference pattern" American Journal of Physics, volumul 57, p. 117-120, 1989.
Rezultatul experimentului este grăitor. Iniţial, electronii par a ajunge pe ecran haotic, sugerând absenţa unui comportament ondulatoriu. Pe măsură ce numărul acestora creşte, însă, franjele încep să se constituie treptat, dovedind că nu este necesară trecerea simultană a mai multor particule prin cele două fante pentru a se produce fenomenul de interferenţă. Drumul acesta al electronilor de la haos la ordine este un aspect descris destul de simplu de fizica modernă, dar căruia încă îi lipseşte o interpretare care să ne satisfacă pe deplin intuiţia.
Subiecte similare
Acces rapid
Nu există subiecte similare