sunnuntai 17. maaliskuuta 2013

Feynmanin kaksoisrakokoe on toteutettu käytännössä


Richard Feynmanin ideoima kaksoisrakokoe - kvanttimekaniikan kulmakivi - jolla voidaan osoittaa elektronin hiukkas- ja aaltoluonne, on onnistuttu toteuttamaan ensimmäistä kertaa käytännössä.

"Tekniikka tämän kokeen toteuttamiseksi on ollut olemassa jo parikymmentä vuotta, mutta elektronien mittaaminen vaatii osaamista ja se vienyt meiltä kolme vuotta," kertoo professori Herman Batelaan Nebraska-Lincoln yliopistosta.

"Aikaisemmat kaksoisrakokokeet ovat osoittaneet elektronien mystisen luonteen, mutta kukaan ei ole käyttänyt siihen Feynmanin metodia, erityisesti molempien rakojen ohjattua avaamista ja sulkemista sekä yksittäisten elektronien mittaamista."

"Akira Tonomuran nerokkaassa kokeessa käytettiin ohutta virtajohdinta jakamaan elektronit ja tuomaan ne uudelleen yhteen. Tietojeni mukaan Guilio Pozzin kokeet olivat ensimmäisiä, joissa käytettiin nanoteknologialla tuotettuja rakoja, joita ei kuitenkaan voitu avata ja sulkea ohjatusti."

Batelaan työryhmineen kohdisti elektronisuihkun kullalla päällystettyyn silikonikalvoon. Kalvossa oli kaksi 62 nm:n levyistä rakoa, joiden välinen etäisyys oli 272 nm. Lisäksi raot kyettiin sulkemaan pietsosähköisesti liikuteltavalla maskilla (4,5 µm x 10 µm).

"Me olemme luoneet koejärjestelyn, missä molemmat raot voidaan avata ja sulkea ohjatusti ja mikä tärkeistä, olemme yhdistäneet tämän kykyyn mitata yksittäisiä elektroneja."

"Olemme toteuttaneet Feynmanin ajatuskokeen ja havainnollistaneet kvanttimekaniikan perusolemuksen."


Feynmanin kaksoisrakokoe

Feynmanin kaksoisrakokokeessa [erityisiä] materiapartikkeleita ammutaan satunnaisesti kohti seinää, jossa on kaksi kapeaa rakoa. Raot voidaan sulkea ja avata ohjatusti. Riippuen siitä onko rako auki vai kiinni, osa materiasta pääsee seinän läpi ja osuu seinän takana oleviin tunnistimiin. Tunnistimien keräämien mittaustietojen perusteella voidaan päätellä käyttäytyykö läpi päässyt materia hiukkasen vai aallon tavoin.

Kun molemmat raot ovat auki, niin hiukkasen tavoin käyttäytyvä materia osuu vain tiettyihin kohtiin seinän takana. Sen sijaan aallon tavoin käyttäytyvän materian osumajakautumaan vaikuttaa interferenssi (eri raoista tuleva materia vuorovaikuttaa keskenään), jolloin seinän taakse muodostuu useita erilaisia osumakohtia eli ns. interferenssikuvio.

Vuonna 1965 Feynman esitti ajatuksen, että historiallisesti hiukkasina pidetyt elektronit muodostaisivat interferenssikuvion kaksoisrakokokeessa. Feynman korosti, että näin tapahtuisi, vaikka elektronit ammuttaisiin seinään yksi kerrallaan. Hän myös sanoi, että "tämä ilmiö on kvanttifysiikan ytimessä, mutta todellisuudessa se sisältää sen ainoan mysteerin."

Richard Feynman harrasti bongo-rumpujen soittamista. (futura-sciences.com)



Lähde:

http://www.iop.org/news/13/mar/page_59670.html



Ei kommentteja:

Lähetä kommentti