¿Es cierto que medir la trayectoria de un electrón con un detector en un experimento de doble rendija hace que atraviese una rendija u otra pero no ambas al mismo tiempo? ¿Y por lo tanto no se observa interferencia? ¿Por qué?

Como de costumbre, Viktor es rigurosamente correcto. Permítanme ofrecer una analogía falsa pero con suerte estimulante:

Si está observando un malecón con dos espacios estrechos, a medida que avanza el oleaje, hace oscilaciones verticales del agua en los espacios, que emergen en el interior del malecón como círculos de ondas que se extienden: vea el Principio de Huygens. Esas ondas pueden interferir y formar un patrón de máximos y mínimos, al igual que para la luz: ver Interferencia en el espacio.

Ahora suponga que hace la pregunta: “¿ Pero por qué brecha atravesó la ola? ” Es claramente una pregunta tonta para un tipo obvio de ola como esta, pero puede cambiar la situación experimentalmente colocando una boya en una de las brechas que es conducido hacia arriba y hacia abajo por la oscilación entrante. Esto eliminará algo de amplitud de las ondas salientes de ese espacio, haciendo que el patrón de interferencia en el otro lado sea una mezcla del original y un patrón circular simple de tipo Huygens de la otra ranura.

En el límite donde absorbe toda la energía de las olas de la hendidura con la boya, le queda solo el patrón simple de una hendidura. Es algo así como lo que sucede cuando detecta el electrón en una rendija. (Excepto por la parte difícil, que por supuesto fue lo que preguntaste. 😉

Como dije, falso.

La medición de la trayectoria clásica del electrón no “borra sus propiedades de onda” sino que obliga al electrón a estar en una posición propia durante su viaje. Entonces, lo que está midiendo ya no es un electrón que se propaga libremente (uno que no está en una posición propia excepto el comienzo y el final de su trayectoria) sino un electrón que, al interactuar con el aparato de medición, se ve obligado a estar en un coloque el estado propio a lo largo de su ruta.

Creo que este es un punto importante a considerar. No puedes medir algo que no existe. El electrón no es una bala de cañón en miniatura con un camino bien definido. Es una excitación de un campo cuántico que solo tiene una ubicación bien definida cuando interactúa con un sistema clásico (como su aparato de medición) de cierta manera. Incluso el simple hecho de imaginar que el electrón sigue un camino bien definido borra la esencia misma del sistema: lo que imaginas, una bala de cañón en miniatura, ya no es un sistema cuántico.

El universo es lógicamente consistente. Si mide el electrón que pasa por una de las rendijas, es imposible que haya pasado por la otra rendija. Al medir la posición, obligas al Universo a tomar una decisión (hablando libremente). Y cada evento después de esa elección debe ser consistente con esa elección. Entonces, si realiza una medición y descubre que el electrón atravesó una rendija en particular, entonces el patrón que ve en la pantalla (después de muchas mediciones) será consistente con el electrón que atraviesa esa rendija.

Pero, no se equivoque, ese patrón sigue siendo un patrón de onda. En lugar de un patrón de interferencia de doble rendija (imagen inferior a continuación), vería un patrón de inferencia de rendija única (imagen superior a continuación):

La imagen superior se ve casi como un haz de electrones clásicos que pasa directamente a través de la ranura y golpea la pantalla. Sin embargo, si observa de cerca, verá lóbulos adicionales a los lados de ese punto brillante principal. Eso se debe a la interferencia de las ondas que provienen de diferentes puntos dentro de la misma ranura.

Entonces, no, medir qué hendidura atraviesa el electrón no elimina su comportamiento ondulatorio.

El experimento de la doble rendija es el ejemplo secundario de la rareza de la mecánica cuántica. Desafía la intuición y la lógica. Si cree que comprende completamente QM, probablemente no. Lo mejor que puede hacer es seguir las reglas y aceptar sus predicciones porque son 100% demostrables a través del experimento. Según sus predicciones, el electrón atravesó la hendidura izquierda, o la hendidura derecha, o ambas, y ninguna, dependiendo de la observación o medición. Todas estas posibilidades se superponen sobre sí mismas todas al mismo tiempo.

En primer lugar, no encontré una respuesta científicamente aceptable.
Como otros, esta es una belleza atractiva para mí.

Hice algunas observaciones (después de que lo solicitó) en un applet básico de simulación de olas (Ripple tank applet v1.7f, gracias a sus creadores: utilicé otra fuente de olas en este applet como observador). Leí las otras respuestas y algunos escritos de internet.

Además, observé las olas y las partículas en la superficie en el muelle de un barco por un corto tiempo.
Hay algunas distorsiones y cambios en las direcciones de algunas partículas (en la superficie del mar) cuando se encuentran con una onda lateral. Creo que puede ser solo suerte.
No hay evidencia confiable para mis pensamientos, pero podría haber algunas pistas.

Desarrollé una hipótesis para “¿por qué?” con algunos errores y carencias. Mi respuesta no es cierta, pero podría ser inspiradora para alguien.

En mi opinión, todo depende de las olas en el universo. Y todas las partículas viajan sobre las olas.
Por ejemplo, el fotón es un surfista con masa cero como unidimensional. Las otras partículas pequeñas que tienen masa hacen casi lo mismo, excepto que su movimiento es un poco más lento de acuerdo con sus masas.

Esta vista se adapta al experimento de la rendija, una o doble rendija. Si las partículas son empujadas por las olas, seguirán el movimiento de las olas. (Pero para su pregunta “¿Por qué?”, ​​No pude encontrar una respuesta confiable).

Según ellos, como hipotéticamente;

Su respuesta podría estar relacionada con vectores de movimientos.

Las ondas se mueven en dos dimensiones, las partículas se mueven en la resultante de los vectores x e y.
Cuando comenzamos a observar, enviamos una partícula (generalmente un fotón) para determinar la partícula, en el vector de “x” o “y”. Esta energía en este vector está desvaneciendo la energía en el vector de partícula. (Como suma de metáforas de vectores, como (x, y) + (- x) = (0, y))

Debido a que solo queda una dirección para moverse, la partícula continúa moviéndose sobre ella.

Sí, tu descripción es correcta; sus propiedades de onda se pierden por un momento. La medición de la posición del electrón (o fotón) en las rendijas hace que el electrón parezca colapsar hasta un punto (sus propiedades de partículas están momentáneamente en ascenso) y se pierde toda la información de fase. El electrón luego se propagará (a menos que haya sido absorbido) como una onda, pero se pierde el patrón de doble rendija original; en su lugar, se crean dos patrones de rendija única.

Descargo de responsabilidad: no soy físico, solo disfruto de la física. Toma todo lo que digo con un grano de sal.

Cada vez que intentamos observar un electrón, la interacción hace que la onda colapse a una partícula, por lo tanto, solo puede atravesar una rendija a la vez.
Sin embargo, es posible que desee echar un vistazo al borrador cuántico, que restaura la propiedad de onda después de colapsarse, utilizando polarizadores idénticos colocados antes de cada ranura para que las trayectorias a través de ambas ranuras no se puedan distinguir entre sí.

No, no mides nada por el estilo. Lo que mides es donde el electrón no termina ni más ni menos;)

Ahora puede ser que infiera su camino a partir de las mediciones que realiza PERO como Feynman señaló que es igual de exacto decir que las partículas toman todos los caminos posibles y algunos parecen contribuir más que otros porque la acción a lo largo de los caminos se cancela.

Todavía no he encontrado un experimento que mida la trayectoria de un electrón, solo su posición en un momento determinado, solo una vez.

El electrón es básicamente una partícula, pero también mantiene la propiedad de la onda … solo por la onda. Recuerde, cuanto mayor sea la velocidad, más naturaleza de la onda se observa a través de la partícula … de manera similar, mayor masa, menor es la expresión de onda vista y viceversa. los fotones tienen más naturaleza ondulatoria que el electrón … debido a la naturaleza y la velocidad sin masa. Otra cosa que contribuye a la naturaleza ondulatoria es el factor de continuidad. En un experimento de doble rendija, los fotones se observan como partículas en la pantalla cuando su número se reduce extremadamente en un intervalo de tiempo dado … gracias

Si. La medición de la trayectoria conduciría al colapso de la función de onda del electrón. Esto equivaldría a una medida clásica.