¿Cuál es la explicación de partículas del experimento de doble rendija?

Leí tu duda real, ¿por qué desaparece el patrón de interferencia cuando observamos por qué hendidura ha pasado?

Empecemos .

En el experimento de la doble rendija, se disparan una serie de fotones individuales (partículas de luz) a una placa sólida que tiene dos rendijas. En el otro lado de la placa sólida, se configura una placa fotográfica para registrar lo que pasa a través de esas rendijas.

¿Qué veremos en la placa fotográfica?

La respuesta: si uno no observa a través de qué rendija pasa un fotón, parece interferir consigo mismo, lo que sugiere que se comporta como una onda al viajar a través de ambas rendijas a la vez. Pero, si uno elige observar las rendijas, el patrón de interferencia desaparece y cada fotón viaja a través de solo una de las rendijas.

La formación del patrón de interferencia requiere la existencia de dos rendijas … Pero, ¿cómo puede pasar un solo fotón a través de dos rendijas simultáneamente? En ese punto, nos vemos obligados a considerar cada fotón como una onda que viaja a través de ambas rendijas … O tenemos que pensar en el fotón como dividiéndose y atravesando cada rendija por separado, y preguntándonos cómo el fotón “conoce” un par de rendijas. viniendo.

La solución es abandonar la idea de que un fotón, o cualquier otro sistema cuántico, tenga una ubicación en el espacio-tiempo hasta que se observe.

En la interpretación de Copenhague, por ejemplo, hay un cambio de comportamiento cuando se observa una partícula cuántica: pasa del comportamiento ondulatorio al comportamiento similar a las partículas, el llamado “colapso de la función de onda”. Y al contrario de lo que piensan muchas personas que luchan por comprender la mecánica cuántica, este colapso de la función de onda NO es causado por la interacción física con el instrumento de medición. Es el simple hecho de registrar el estado lo que causa este colapso. La medición NO “choca” con la partícula, o algo así, lo que hace que cambie el comportamiento por medios puramente clásicos. En cualquier caso, la interpretación de Copenhague es posiblemente incompleta, ya que no explica por qué ocurre realmente el colapso de la función de onda.

Otra interpretación es la interpretación de muchos mundos. Sugiere que todos los resultados posibles de una función de onda en realidad suceden en una multitud de “universos” superpuestos. Cuando observa el camino tomado por el electrón, por ejemplo, usted (y todo lo demás que ya está enredado con usted, ¿posiblemente todo el universo?) Entra en un estado enredado con esa partícula, y como resultado, la función de onda se aplica a usted Y partícula. En otras palabras, estás simultáneamente en todos los estados posibles de observar la partícula en cada uno de todos sus caminos posibles. Es por eso que cada uno de ustedes, que es parte de cualquiera de esos estados entrelazados específicos, es consciente de un solo resultado de todas las posibilidades: de ahí el comportamiento similar a partículas que ahora observa.

Hay algunas otras interpretaciones. Pero matemáticamente hablando, lo que sucede es que el observador entra en un estado enredado con la partícula observada. Como resultado, todo el “complejo” tanto del observador como de lo observado se encuentra en el estado de superposición (o de onda). Esto se parece mucho a la interpretación de muchos mundos, aunque no necesariamente sugiere que este último sea el comportamiento del universo físico …

Espero que esto ayude.

El experimento de doble rendija es uno de los experimentos más brillantes jamás realizados, desconcertó a los científicos durante una gran cantidad de tiempo y sus resultados aún no están completamente confirmados, pero una teoría llamada “Mecánica Cuántica” proporciona una explicación brillante del factor “por qué” de este experimento y las predicciones y las matemáticas de esta teoría nos dan los resultados que coinciden exactamente con nuestros resultados experimentales.

El experimento de la doble rendija fue realizado primero por Thomas Young, en el experimento tomó un bloque de cartón e hizo dos rendijas en él, y esas rendijas eran extremadamente delgadas, ¡luego brilló un haz de electrones en esas dos rendijas y quedó INCREÍBLE! , lo que descubrió que los electrones aterrizaron en la pantalla (se colocó detrás de las ranuras) al azar, pero finalmente hizo un patrón de interferencia, sí, se formaron el mismo patrón de ondas electromagnéticas y todos los otros tipos de ondas, pero qué estaba sucediendo, si los electrones están importa entonces deberían poder aterrizar en la pantalla directamente detrás de las rendijas, porque considera una pelota grande si la lanzas hacia esas rendijas, cuáles son los posibles resultados, o pasará a través de una rendija o la otra o no pasará a todos, ahora salten a electrones pequeños, si son bolas pequeñas, entonces por qué no actúan como ellos, algunos electrones también aterrizaron directamente detrás del cartón, incluso allí estaba el cartón que les bloqueaba el camino. Este experimento mostró que había algo mal en nuestro pensamiento de la realidad.

Entonces, ¿qué decimos? “Un electrón no es materia, es onda porque si es una onda, entonces el patrón de interferencia es absolutamente normal, pero ver esta idea de pensar la materia como una onda es extraña. Una ola de agua no es materia, quiero decir, el agua es materia, pero esa perturbación que viaja sobre la superficie del agua no es materia; y roca, papel y botella, todas estas cosas son materia, no son ondas, entonces, ¿cómo puede un electrón ser una onda?

Resulta que puede ser una onda, pero no una onda que viaja en un medio, es una descripción matemática que funciona en el mundo físico, por lo que la cuestión es que un electrón es tanto una partícula como una onda, pero no es una la onda tradicional es un nuevo tipo de onda, una onda de probabilidad, ¿qué significa eso? significa que cuando cierras los ojos, no puedes saber dónde está el electrón en este momento, es como una papilla, puede estar en cualquier lugar, en cualquier lugar, es un espacio de probabilidad, una nube de probabilidad y está literalmente en todas partes, hasta el momento en que realmente lo miras y lo observas.

Según la Interpretación de Copenhague, una partícula no es más que un conjunto de probabilidades y esas probabilidades de encontrar esa partícula en una parte dada del espacio están dadas por su función de onda, que es una función matemática compleja. Como sabemos, las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas transportan solo energía y momento, el primer tipo fue descrito por Isaac Newton y el segundo tipo se rige por las ecuaciones de Maxwell, pero estas nuevas ondas de probabilidad transportan materia, energía, carga porque no es una onda perturbadora, deténgase pensando en la onda como siempre una perturbación en algo, por ejemplo, las ondas electromagnéticas tampoco son una perturbación en algún medio, sino que es una forma ondulada de campo eléctrico y magnético, que nos parece una perturbación, pero en realidad no es una perturbación, es una oscilación continua de los campos E y B, entonces, ¿cómo describimos estas nuevas funciones de probabilidad, hmmm?

Erwin Schrodinger escribió una ecuación que describía estas ondas perfectamente, por eso esta función de onda en particular es extremadamente compleja en comparación con otras funciones de onda.

y cuando realmente ve la partícula, solo por el acto de observar, el universo decide colapsar ese espacio de probabilidad en un estado final que observamos, y esto se llama colapso de la función de onda, por qué eso sucede todavía no está muy claro. Es por eso que los electrones actúan de manera extraña, y sí, según yo, la Mecánica Cuántica es la teoría más precisa, hermosa y más extraña que haya existido en la historia de la ciencia.

Espero que esto te ayude.

No hay ninguno que involucre exclusivamente partículas, sin hipótesis adicionales. La explicación más parsimoniosa es que los fotones no tienen una ubicación definida hasta que finalmente golpean la pantalla en la parte posterior. Antes de eso, están en una mezcla de ubicaciones; Una superposición.

Hay interpretaciones de esto en las que hay universos múltiples en un sentido u otro, con cada fotón pasando por una ranura en un universo. Luego está la interpretación de De Broglie-Bohm, en la que cada fotón tiene un camino definido y solo hay un universo, pero tenemos que inventar dos ondas abstractas separadas para explicar su comportamiento, al menos uno de los cuales puede abarcar todo el universo.

Toda la situación me recuerda a estos cómicos anuncios de apartamentos de Craigslist … sigues pensando que cada interpretación de la mecánica cuántica es genial, hasta que te encuentras con los terribles y deslumbrantes problemas con ella.

En primer lugar, es el experimento de doble SLIT, no SPLIT. En el experimento, realizado por primera vez por Thomas Young, un haz de luz de una sola rendija cae sobre dos rendijas. En una pantalla ubicada muy lejos, verá un patrón de interferencia.

El patrón de interferencia ocurre porque

  1. la luz se comporta como una onda en este experimento
  2. La fase de la onda de luz desde cualquier ranura en un punto de la pantalla depende de la distancia desde el punto hasta la ranura y, por lo tanto, cambia de un punto a otro.
  3. por lo tanto, la fase relativa en cualquier punto entre las ondas de las dos fuentes cambia de punto a punto
  4. Esto hace que las dos ondas se sumen en algunos puntos (fase relativa 0) o resten en otros puntos (fase relativa 180 grados). Esto hace que aparezcan bandas claras y oscuras en la pantalla, que es el patrón de interferencia.

La respuesta es la siguiente, el experimento de doble iluminación se basa en la propiedad de onda de una partición o luz, por lo tanto, no hay explicación de partículas para este fenómeno físico. Puede verificar esto con el postulado de Broglei sobre el comportamiento de dualidad de cada sujeto en movimiento Por ejemplo, la luz se comporta como una onda en el experimento de doble iluminación, pero se comporta como una partícula (fotón) en el efecto fotoeléctrico.

Sí, hay una explicación puramente de partículas del experimento de doble rendija, pero requiere que consideres una nueva teoría de la física llamada Dinámica de Geometría Cuántica [1]. Esta teoría fue desarrollada por el físico teórico Daniel Burnstein. Postula que el espacio y la materia / energía son fundamentalmente discretos, por lo que hay exactamente dos partículas fundamentales, el preón (-) que forma el espacio (como los píxeles en un monitor) y el preón (+) que forma la materia / energía.

Los fotones se forman a partir de un cierto número de preones (+) y se atraen gravitacionalmente a los bordes de la rendija en el experimento de doble rendija. Dado que los fotones vienen en masas discretas dependiendo de cuántos preones (+) estén formados, cada fotón se desviará en un ángulo discreto cuando interactúe con el borde de la ranura. Esto aparecerá como bandas en el experimento de doble rendija.

Aquí [2] hay una descripción más detallada de lo que está sucediendo. La teoría completa (muy legible, solo usa matemáticas enteras) está aquí [3]

Notas al pie

[1] Acerca de la dinámica de la geometría cuántica

[2] Preonics (la base de la óptica)

[3] Acerca de la dinámica de la geometría cuántica

Si quiere decir: “¿Cómo podemos explicarlo si olvidamos todas esas cosas de ‘onda de probabilidad’ y solo pensamos en los electrones como pequeñas manchas en las trayectorias?”, La respuesta es: “No podemos”.

Probablemente no estoy calificado para responder, pero hasta donde sé, el punto principal del experimento de doble rendija es que no hay una explicación de partículas puras para ello. Debe aceptar la propiedad de onda de las partículas para explicar el experimento.

La única eXplantación posible es ninguna explicación … La partícula parece saber de cada camino, incluso a esos millones de anchos de átomo de distancia. Es difícil encontrar una manera de explicar cómo podría ser eso.