Svetloba ... je to delec ali val? Katera temeljna mehanika ureja njegovo obnašanje? In kar je najpomembneje, ali samo dejanje opazovanja spremeni to vedenje? To je kvantni fizik zmedeno že več stoletij, odkar je bila teoretizirana mehanika fotonov valov in prvič izveden eksperiment dvojne reže.
Znan tudi kot Jangsov eksperiment, ki je vključeval snope delcev ali koherentne valove, ki so prehajali skozi dve tesno razporejeni reži, katerih namen je bil izmeriti nastale udarce na zaslon za njimi. V kvantni mehaniki je eksperiment z dvojno režo pokazal neločljivost valov in nasipov svetlobe in drugih kvantnih delcev.
Eksperiment z dvojnimi režami je prvič izvedel Thomas Young leta 1803, čeprav naj bi podobno eksperiment opravil tudi sir Isaac Newton v svojem času. Med prvotnimi poskusi je Newton na majhnih laseh zasijal, medtem ko je Young uporabil kartonček z vrezanim rezom. Pred kratkim so znanstveniki uporabili točkovni vir svetlobe za osvetlitev tanke plošče z dvema vzporednima režama, svetloba, ki prehaja skozi reže, udari v zaslon za njimi.
Glede na klasično teorijo delcev bi morali rezultati eksperimenta ustrezati režam, udarci na zaslon pa v dveh navpičnih črtah. Vendar to ni bilo tako. Rezultati so v mnogih okoliščinah pokazali vzorec motenj, kar bi se lahko zgodilo le, če bi bili vpleteni vzorci valov.
Klasični delci se med seboj ne motijo; le trčijo. Če se klasični delci sprožijo v ravni črti skozi režo, bodo vsi udarili po zaslonu v enaki velikosti in obliki kot reža. Kjer sta dve odprti reži, bo dobljeni vzorec preprosto vsota dveh vzorcev z eno režo (dve navpični črti). Toda vedno znova je poskus pokazal, da se medsebojni žarki svetlobe motijo, kar ustvarja vzorec svetlih in temnih pasov na zaslonu.
Vendar je bilo na zaslonih pasove vedno absorbirano, kot da so sestavljeni iz diskretnih delcev (aka. Fotonov). Da bi bile zadeve še bolj zmedene, so bile nameščene merilne naprave, ki so opazovale fotone, ko so prehajali skozi rež. Ko so to storili, so se fotoni pojavili v obliki delcev, njihovi vplivi na zaslon pa so ustrezali režam, drobnim pikam velikosti delcev, razporejenih v ravnih navpičnih črtah.
S postavitvijo opazovalne naprave se je valovna funkcija fotonov sesula in svetloba se je spet obnašala kot klasični delci! To bi lahko odpravili le tako, da bi trdili, da se svetloba obnaša kot delček in kot val in da jih opazovanje povzroči, da se razpon vedenjskih možnosti zoži do točke, ko postane njihovo vedenje še enkrat predvidljivo.
Eksperiment z dvojno režo ni le povzročil teorije delcev-valov fotonov, temveč je znanstvenike ozavestil o neverjetnem, zmedenem svetu kvantne mehanike, kjer nič ni predvidljivo, vse je relativno, opazovalec pa ni več pasiven subjekt , vendar aktivni udeleženec, ki lahko spremeni rezultat. Za animirani prikaz poskusa Double Slit kliknite tukaj.
O reviji Double Slit za vesoljsko revijo smo napisali veliko člankov. Tukaj je forumska razprava o domačem poskusu z dvojno režo in tu je članek o dvojnosti valovnih delcev.
Če želite imeti več informacij o poskusu z dvojno režo, si oglejte te članke s portala Physorg.com in Space.com.
Posneli smo tudi celo epizodo Astronomy Cast o kvantni mehaniki. Poslušajte tukaj, Epizoda 138: Kvantna mehanika.
