Çift Yarık Deneyindeki Nötronlar Gerçekten Her İki Yolu da Bireysel Olarak Kullanıyor

Kuantum mekaniğinin önemli bir ilkesi, Einstein tarafından önerilen ve teknolojik ilerlemelerle mümkün kılınan bir düşünce deneyinin bir varyasyonu aracılığıyla doğrulanmıştır. Araştırmacılar, istatistiksel teknikler yerine bireysel parçacıkları kullanarak kuantum süper pozisyonu için kanıt sağlıyor.

Bir bilim insanı ekibi, nötronları kullanarak çift yarık deneyini gerçekleştirdi ve her bir nötronun önceki nesil fizikçilerin yalnızca hayal edebileceği titizlikle takip ettiği yolu araştırmak için spin ölçüm ekipmanı ekledi. Fiziksel Gözden Geçirme Araştırması dergisinde yazarlar, her bir yarıktan geçen bir parça ile kendisini bölen nötron ile tutarlı bir sonuç bildirmektedir.

TU Wien'deki Atom Enstitüsü'nden Dr. Stephan Sponar ve ortak yazarlar, nötronların iki olası yol boyunca hareket edebilmesi için standart bir ışın ayırıcı kullandılar. Sadece bir yola manyetik alan uyguladılar ve ardından her bir nötronun dönüşü üzerindeki etkiyi ölçtüler.

Makalede, "Sonuçlar, tek tek parçacıkların, yollardan birinde uygulanan manyetik alanın belirli bir bölümünü deneyimlediğini gösteriyor; bu, iki yolun girişimi kaydedilmeden önce yolda bir parçacığın bir bölümünün veya hatta bir katlarının bulunduğunu gösteriyor. Elde edilen yol varlığı [...] istatistiksel bir ortalama değildir, ancak her bir nötron için geçerlidir." şeklinde belirtiliyor.

Deneyin şeması; standart bir iki yarık deneyi, ancak nötronların protonları değil ve nötron dönüşünü değiştirmek için bir yol üzerinde bir manyetik alanı var.

 

Çalışma, fizikçilerin neredeyse bir asırdır öne sürdükleri bir iddiayı doğruluyor, ancak birçoğunun imkansız olduğu düşünülen bir yöntemle.

Kuantum fiziği derslerine giriş, genellikle arkadaki ekrana çarpmadan önce ışığın bir slayttaki iki dar boşlukta parladığı iki yarık deneyini içerir. Aşina olduğumuz dünyada, bunun gibi iki yarıktan geçen su, iki dalga etkileşirken bir girişim deseni oluşturur. Bu arada, beyzbol topları gibi katı nesneler bir yarıktan veya diğerinden geçer ve daha sonra birbirleriyle karışmaz.

Işık veya atom altı parçacıklar ikisini birleştirir. Sponar yaptığı açıklamada, "Klasik çift yarık deneyinde, çift yarık arkasında bir girişim deseni oluşturulur. Parçacıklar aynı anda her iki açıklıktan bir dalga olarak hareket eder ve iki kısmi dalga daha sonra birbiriyle etkileşir. Bazı yerlerde birbirlerini güçlendirirler, diğer yerlerde birbirlerini iptal ederler." dedi.

Bu, çok küçük düzeyde, şeylerin nasıl hem parçacık hem de dalga olabileceğinin bir gösterimidir.

Fizikçiler bu etkiyi onlarca yıldır bir kaynaktan yayılan ışığı o kadar düşük bir düzeye indirerek gösterdiler ki, aynı anda yalnızca tek bir foton slayda ulaşıyor. Bu gerçekleştiğinde, foton, sanki birden fazla foton varmış gibi, bazıları bir yarıktan, bazıları diğerinden geçerek, ikili doğasını kanıtlayarak kendi kendine müdahale eder. Her iki yarıktan aynı anda geçen foton, bir nesnenin aynı anda iki yerde olduğu kuantum süper pozisyonunun bir örneğidir.

Ancak, öğrenciler tam da bu kuantum olayını kavramanın söylendiği kadar zor olmadığına karar verirken, onlara bir eğri yedirilir. Fotonun geçişini ölçün ve süper pozisyon kaybolacaktır (en azından ölçüm güvenilir ise). Gözlem eylemi sonucu değiştirir. Bundan kaçınmak ve süper pozisyonu eylemde ortaya çıkarmak için, ekranda birden fazla fotonun nereye düştüğünün istatistiksel analizini kullanmak gerekli olmuştur.

Burada ekip, fotonu bir nötron ile değiştirdi. Yine de, ölçüm süper pozisyonu yok etmeden nötronu ölçtüklerini iddia ediyorlar. Yazarların gelişmiş ekipmanı, sonuçları bozmadan her bir nötronun dönüşünün manyetik alan tarafından ne kadar değiştirildiğini belirleyebildi.

Sponar, "Tek bir parçacığı ölçerken, deneyimiz aynı anda iki yol almış olması gerektiğini ve ilgili oranları açık bir şekilde ölçtüğünü gösteriyor." dedi. Deney, onaylanırsa, önceki çift yarık deneylerinin sonuçlarını süper pozisyona başvurmadan açıklamaya yönelik artçı girişimleri sona erdirecekti.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.