Ndabere nke arụ ọrụ quantum

Richard Feynman, otu n'ime ndị ọkà mmụta sayensị kachasị na narị afọ nke 19, rụrụ ụka na isi ihe na-enyere aka ịghọta usoro nhazi quantum bụ "nnwale nkewa abụọ." Nnwale a dị mfe nghọta, nke emere taa, ka na-ewepụta nchọpụta dị ịtụnanya. Ha na-egosi etu arụ ọrụ quantum na-ekwekọghị ekwekọ na ọgụgụ isi, nke mere n'ikpeazụ bute ihe kacha mkpa mepụtara nke afọ iri ise gara aga.

Mere nnwale mgbawa okpukpu abụọ na nke mbụ. Thomas Young (1) na England na mmalite narị afọ nke iri na itoolu.

nnwale na Yang

Eji nnwale ahụ gosi na ìhè bụ nke ebili mmiri na ọ bụghị nke akụkụ ahụ, dịka ekwuru na mbụ. Isaac Newton. Ndị na-eto eto gosipụtara nnọọ na ìhè na-erube isi ntinye aka - ihe ngosi nke kachasị njirimara (n'agbanyeghị ụdị ebili mmiri na ọkara nke ọ na-agbasa). Taa, ndị na-arụ ọrụ quantum na-emekọrịta echiche abụọ ndị a na-emegiderịta onwe ha.

Ka anyị cheta isi ihe nnwale ahụ gbawara agbawa abụọ. Dị ka ọ dị na mbụ, m na-ekwu maka ebili mmiri dị n'elu mmiri nke na-aga gburugburu ebe a na-atụba okwute. 

A na-etolite ebili mmiri site na crest na ọwa mmiri na-esochi ya na-apụta site na ọnọdụ ọgba aghara ahụ, ebe ọ na-edobe anya mgbe niile n'etiti crests, nke a na-akpọ ogologo wavelength. N'okporo ụzọ nke ebili mmiri, ị nwere ike itinye ihe mgbochi, dịka ọmụmaatụ, n'ụdị osisi nwere oghere abụọ dị warara nke mmiri nwere ike na-asọba n'efu. N'ịbụ onye tụbara okwute n'ime mmiri, ebili mmiri na-akwụsị na nkebi - ma ọ bụghị nke ọma. Ebili mmiri abụọ concentric ọhụrụ (2) na-agbasa ugbu a n'akụkụ nke ọzọ nke nkebi site na ma slits. Ha na-ejikọta ibe ha, ma ọ bụ, dị ka anyị na-ekwu, na-etinye aka na ibe ha, na-emepụta ụkpụrụ njirimara n'elu. N'ebe ebe mgbaba nke otu ebili mmiri na-ezute ọnụ ọnụ nke ọzọ, mpụta mmiri na-akawanye njọ, ebe oghere na-ezute na ndagwurugwu, ịda mbà n'obi na-emiwanye emi.

2. Ntinye aka nke ebili mmiri na-apụta site na oghere abụọ.

N'ime nnwale nke Young, ọkụ otu agba na-ewepụta site na isi iyi na-agafe na diaphragm na-adịghị mma nke nwere oghere abụọ wee daa ihuenyo n'azụ ha ( taa anyị ga-ahọrọ iji ọkụ laser na CCD). A na-ahụ onyonyo nnyonye anya nke ebili mmiri n'ihuenyo n'ụdị ọkụ na-agbanwe agbanwe na ọnyá gbara ọchịchịrị (3). Nsonaazụ a mere ka nkwenye siri ike na ìhè bụ ebili mmiri, tupu nchọpụta na mmalite XNUMXs gosiri na ìhè bụkwa ebili mmiri. photon flux - ahụ ọkụ na-enweghị oke izu ike. O mechara pụta na ihe omimi ebili-mmiri ihe abụọachọpụtara na mbụ maka ìhè, na-emetụtakwa ụmụ irighiri ihe ndị ọzọ nyere oke. N'oge na-adịghị anya, ọ ghọrọ ihe ndabere maka nkọwa ọrụ igwe ọhụrụ nke quantum nke ụwa.

3. Ọhụụ na-eto eto nke nnwale

Ụmụ irighiri ihe na-egbochikwa ya

Na 1961, Klaus Jonsson nke Mahadum Tübingen gosipụtara nnyonye anya nke oke irighiri ihe a na-akpọ eletrọn site na iji microscope eletrọn. Afọ iri ka nke ahụ gasịrị, ndị ọkà mmụta sayensị Italy atọ sitere na Mahadum Bologna mere nnwale yiri nke ahụ nnyonye anya otu-electron (iji ihe a na-akpọ biprism kama nkewa abụọ). Ha belatara ike nke ọkụ eletrik na uru dị ala nke na ndị electrons na-agafe na biprism n'otu n'otu, n'otu n'otu. Edere elektrọn ndị a na ihuenyo fluorescent.

Na mbụ, a na-ekesa akara elektrọn na-enweghị usoro n'ofe ihuenyo ahụ, mana ka oge na-aga, ha wepụtara foto nnyonye anya doro anya nke akụkụ ndabichi. Ọ dị ka ihe na-agaghị ekwe omume na elektrọn abụọ na-agafe n'usoro site na slits n'oge dị iche iche nwere ike igbochi ibe ha. Ya mere, anyị ga-ekweta na otu elektrọn na-egbochi onwe ya! Ma mgbe ahụ, eletrọn ahụ ga-agafe n'akụkụ abụọ ahụ n'otu oge.

Ọ pụrụ ịbụ ihe na-anwa anwa ịhụ oghere nke eletrọn ahụ si na ya gafee. Anyị ga-ahụ ma emechaa ka anyị ga-esi mee nlebanya a na-akpaghasịghị mmegharị elektrọn. Ọ na-apụta na ọ bụrụ na anyị enweta ozi nke electron nabatara, mgbe ahụ, nnyonye anya ... ga-apụ n'anya! Ozi "Olee otú" na-ewepụ nnyonye anya. Nke a ọ pụtara na ọnụnọ nke onye maara nke ọma na-emetụta usoro nke anụ ahụ?

Tupu ikwu okwu banyere ọbụna ihe ịtụnanya pụta nke abụọ-slit nnwale, M ga-eme a dị mkpirikpi digression banyere nha nke nnyonye anya ihe. Achọpụtara nnyonye anya nke ihe ndị buru ibu maka electrons, emesia maka ụmụ irighiri ihe na-abawanye uka: neutrons, protons, atom, na n'ikpeazụ maka nnukwu mkpụrụ ndụ kemịkalụ.

N'afọ 2011, a gbajiri ihe ndekọ maka nha nke ihe gosipụtara ihe dị na nnyonye anya quantum. Emere nnwale a na Mahadum Vienna site n'aka nwa akwụkwọ doctoral n'oge ahụ. Sandra Eibenberger na ndị enyi ya. Maka nnwale nke okpukpu abụọ, a họọrọ molecule organic dị mgbagwoju anya nwere ihe dị ka protons 5, neutrons puku ise na puku electrons 5! N'ime nnwale dị mgbagwoju anya, ahụrụ nnyonye anya quantum nke nnukwu molekul a.

Nke a kwadoro nkwenye ahụ Ọbụghị naanị ụmụ irighiri ihe nke elementrị, kamakwa ihe onwunwe ọ bụla dị n'okpuru iwu nke arụ ọrụ quantum. Naanị na ka ihe dị mgbagwoju anya, otú ahụ ka ọ na-emekọrịta ihe na gburugburu ebe obibi ya, nke na-emebi ihe ndị na-adịghị ahụkebe nke quantum ma na-ebibi mmetụta nnyonye anya..

Mgbakwụnye quantum na polaration nke ìhè

Nsonaazụ kacha dị ịtụnanya nke nnwale abụọ gbawara agbawa sitere na iji ụzọ pụrụ iche nke nsuso foton, nke na-emebighị mmegharị ya n'ụzọ ọ bụla. Usoro a na-eji otu n'ime ihe dị egwu quantum phenomena, nke a na-akpọ njiko nke quantum. Achọpụtara ihe omume a laa azụ na 30s site n'aka otu n'ime ndị na-emepụta ihe nrụpụta quantum, Erwin Schrödinger.

Skeptical Einstein (leekwa 🙂) kpọrọ ha omume mmụọ n'ebe dị anya, Otú ọ dị, nanị ọkara narị afọ ka e mesịrị ihe mmetụta a pụtara, ma taa ọ ghọọla isiokwu nke mmasị ndị ọkà mmụta sayensị.

Gịnị bụ mmetụta nke a? Ọ bụrụ na ụmụ irighiri ihe abụọ dị nso n'otu oge na-emekọrịta ihe n'ụzọ siri ike nke na ha malitere ụdị "mmekọrịta ejima," mgbe ahụ mmekọrịta ahụ na-ejide ọbụna mgbe akụkụ ahụ dị ọtụtụ narị kilomita. Mgbe ahụ, ahụ na-akpa àgwà dị ka otu usoro. Nke a pụtara na mgbe anyị na-eme ihe na otu urughuru, ọ na-emetụta ndị ọzọ ozugbo. Agbanyeghị, n'ụzọ dị otu a anyị enweghị ike ịnyefe ozi n'ebe dị anya n'oge.

Photon bụ ihe na-enweghị oke - akụkụ mbụ nke ìhè, nke bụ ebili mmiri electromagnetic. N'ịbụ onye gafere n'efere nke kristal kwekọrọ (nke a na-akpọ polarizer), ìhè ahụ na-aghọ polarized linearly, i.e. vector dị n'ọhịa eletrọnịkị nke ikuku electromagnetic na-emegharị n'otu ụgbọ elu. N'aka nke ya, site na-agafe linearly polarized ìhè site a efere nke a ụfọdụ ọkpụrụkpụ si ọzọ kpọmkwem kristal (nke a na-akpọ nkeji iri na ise efere), ọ nwere ike converted n'ime okirikiri polarized ìhè, nke ọkụ eletrik vector na-akpali na a helical. na-aga n'aka ekpe ma ọ bụ na-aga n'ihu elekere) na-emegharị n'akụkụ ụzọ mgbasa ebili mmiri. N'ihi ya, anyị nwere ike ikwu maka photons linearly ma ọ bụ okirikiri.

Nlele na foton agbakọta ọnụ

4a. Igwe kristal BBO na-adịghị ahụ anya na-atụgharị foton nke laser argon na-ebupụta ka ọ bụrụ foto abụọ jikọtara ọnụ nke nwere ọkara ike yana polarization na-agbanwe agbanwe. Foto ndị a na-agbasasị n'akụkụ dị iche iche ma ndị nchọpụta D1 na D2 na-edekọ ya, jikọtara ya na counter LC. Mgbe ihe nchọpụta abụọ ahụ chọpụtara na ọ fọrọ nke nta ka ọbịbịa nke foto abụọ abụọ ahụ, a na-echekwa mgbaàmà ahụ na ebe nchekwa ngwaọrụ ahụ, onye nchọpụta D2 na-agakwa n'otu n'otu na slits. Ọnụ ọgụgụ nke foton dị ka ọrụ nke ọnọdụ onye nchọpụta D2 e ​​dekọrọ n'ụzọ dị otú a ka egosiri na igbe ahụ, na-egosi maxima na minima na-egosi nnyonye anya.

Na 2001, otu ndị ọkà mmụta sayensị Brazil na Belo Horizonte duziri Stephen Walbourn nnwale pụrụ iche. Ndị dere ya na-eji njirimara nke kristal pụrụ iche (nke a na-akpọ BBO), nke na-agbanwe akụkụ ụfọdụ nke foton nke laser argon na-ewepụta ka ọ bụrụ foton abụọ nwere ọkara ike. Foto abụọ a na-ejikọta ibe ha; mgbe otu n'ime ha nwere, dịka ọmụmaatụ, polarization kwụ ọtọ, nke ọzọ nwere polarization vetikal. Foto ndị a na-aga n'akụkụ abụọ dị iche iche ma na-arụ ọrụ dị iche iche na nnwale a na-akọwa.

Otu n'ime foton ndị anyị ga-akpọ njikwa, na-aga ozugbo na onye nchọpụta foton D1 (4a). Onye nchọta na-edeba aha mbata ya site na izipu mgbaama eletrik na ngwaọrụ akpọrọ coincidence counter. LK A ga-eme nnwale nnyonye anya na foton nke abụọ; anyị ga-akpọ ya foton mgbaàmà. N'ụzọ ya enwere mgbawa okpukpu abụọ na-esote onye nchọpụta foton nke abụọ D2, dị ntakịrị n'ihu site na isi iyi foton karịa onye nchọpụta D1. Ihe nchọta a nwere ike ima elu ọnọdụ ya n'akụkụ oghere abụọ oge ọ bụla ọ na-enweta mgbaama kwekọrọ na counter ndakọrịta. Mgbe ihe nchọta D1 chọtara foton, ọ na-eziga mgbama na counter ndakọrịta. Ọ bụrụ na, n'oge na-adịghị anya, onye nchọpụta D2 chọpụtakwara foton ma ziga mgbaàmà na mita ahụ, ọ ga-amata na ọ na-abịa site na foton gbakọrọ agbakọ, na eziokwu a ga-echekwa na ebe nchekwa ngwaọrụ. Usoro a na-ewepụ ndebanye aha nke photons na-abanye n'ime ihe nchọpụta.

Foto ndị agbakwunyere na-adịgide ruo sekọnd 400. Mgbe oge a gasịrị, a na-atụgharị ihe nchọpụta D2 site na 1 mm n'akụkụ ọnọdụ nke slits, na ịgụta foton agbakọtara na-ewe 400 sekọnd ọzọ. A na-emegharị onye na-achọpụta ihe ọzọ site na 1 mm ma na-emegharị usoro ahụ ọtụtụ ugboro. Ọ na-apụta na nkesa nke ọnụ ọgụgụ photons e dekọrọ n'ụzọ dị otú a dabere na ọnọdụ nke onye nchọpụta D2 nwere àgwà maxima na minima kwekọrọ na ìhè na ọchịchịrị na nnyonye anya fringes na Nnwale Young (4a).

Anyị ga-achọpụta ọzọ otu fotons na-agafe na mgbawa okpukpu abụọ na-egbochi ibe ha.

Olee otú?

Nzọụkwụ ọzọ na nnwale ahụ bụ ịchọpụta oghere nke otu foton ga-esi na ya gafere na-emebighị mmegharị ya. Ihe eji eme ihe ebe a nkeji iri na ise efere efere. A na-edobere efere nke nwere akụkụ anọ n'ihu nkewa nke ọ bụla, otu n'ime ha gbanwere polarization linear nke foton merenụ ka ọ bụrụ okirikiri okirikiri n'akụkụ elekere, na nke ọzọ na polarization okirikiri aka ekpe (4b). Achọpụtara na ụdị foton polarization emetụtaghị ọnụ ọgụgụ photon ndị a gụpụtara. Ugbu a, site n'ịchọpụta ntụgharị nke polarization nke photon mgbe ọ gafere na slits, anyị nwere ike igosi onye n'ime ha photon gafere. Ịmara "n'ụzọ" na-ewepụ nnyonye anya.

4b. Site n'itinye efere anọ nke ebili mmiri (rectangles shaded) n'ihu slits, ozi gbasara "ụzọ" nwere ike nweta na nnyonye anya ga-apụ n'anya.

4c. Ịtụkwasị polarizer gbadoro anya nke ọma n'ihu onye nchọpụta D1 na-ehichapụ ozi "ụzọ" ma weghachi nnyonye anya.

N'ezie, Ozugbo etinyere efere nkeji iri na ise nke ọma n'ihu slits ahụ, nkesa ọnụ ọgụgụ a na-ahụbuburu na-egosi ndabichi ga-apụ n'anya. Ihe dị ịtụnanya bụ na nke a na-eme na-enweghị òkè nke onye na-ekiri ihe maara nke ọma nwere ike ịme nha kwesịrị ekwesị! Naanị itinye efere ebili mmiri nkeji anọ na-arụpụta mmetụta na-egbochi nnyonye anya.. Yabụ kedu ka photon si mara na mgbe ịtinyechara efere ahụ, anyị nwere ike ikpebi oghere ọ gafere?

Otú ọ dị, nke a abụghị ọgwụgwụ nke weirdness. Ugbu a, anyị nwere ike wughachi nnyonye anya foton mgbaàmà na-emetụtaghị ya ozugbo. Iji mee nke a, tinye polarizer n'ụzọ nke njikwa foton na-erute onye nchọpụta D1 ka o wee na-ebunye ọkụ na polarization nke bụ ngwakọta nke polarizations nke foton abụọ agbakwunyere (4c). Nke a na-agbanwe ozugbo polarity nke foton mgbaama otu a. Ugbu a, ọ gaghịzi ekwe omume ikpebi n'ezie ihe polarization nke foton mere na slits bụ, na nke slit foton gafere. N'okwu a, a na-eweghachi nnyonye anya!

Hichapụ ozi nhọrọ egbu oge

Emere nnwale ndị ahụ akọwara n'elu n'ụzọ nke na-achọpụta foton njikwa site na onye nchọpụta D1 tupu mgbama photon erute onye nchọpụta D2. E mezuru ozi "olee ụzọ" site n'ịgbanwe polarization nke photon ịkwọ ụgbọala tupu mgbama photon erute onye nchọpụta D2. Mgbe ahụ mmadụ nwere ike iche n'echiche na photon njikwa agwala "ejima" ya ihe ọ ga-eme ọzọ: itinye aka ma ọ bụ na ọ bụghị.

Ugbu a, anyị na-agbanwe nnwale ahụ n'ụzọ ga-eme ka photon njikwa na-akụta onye nchọpụta D1 mgbe ị debanyere foton mgbaàmà na onye nchọpụta D2. Iji mee nke a, bugharịa ihe nchọpụta D1 pụọ na isi iyi foton. Ụkpụrụ nnyonye anya na-ele anya otu ihe ahụ. Ugbu a, ka anyị dowe efere nkeji anọ n'ihu slits ka anyị mata ụzọ foton sigoro. Ụkpụrụ nnyonye anya na-apụ n'anya. Na-esote, ka anyị hichapụ ozi "ụdị" site n'itinye polarizer dabara nke ọma n'ihu ihe nchọpụta D1. Ụkpụrụ nnyonye anya pụtara ọzọ! N'agbanyeghị nke ahụ, ehichapụrụ mgbe onye nchọpụta D2 chọtara foton mgbaàmà. Kedu ka nke a ga-esi kwe omume? Photon kwesịrị ịma maka mgbanwe polarity tupu ozi ọ bụla gbasara ya enwee ike iru ya.

5. Nnwale na ọkụ laser.

Usoro okike nke ihe omume ebe a na-atụgharị; mmetụta na-ebute ụzọ! Nsonaazụ a na-emebi ụkpụrụ nke causality na eziokwu gbara anyị gburugburu. Ma ọ bụ ma eleghị anya, oge adịghị mkpa ma a bịa n'ihe ndị gbakọtara ọnụ? Nchikota nke Quantum na-emebi ụkpụrụ nke mpaghara, nke na-emetụta na physics oge gboo, dịka nke ihe nwere ike imetụta naanị gburugburu ya.

Kemgbe nnwale nke Brazil, emela ọtụtụ nnwale ndị yiri ya, nke na-akwado n'ụzọ zuru ezu nsonaazụ ewepụtara ebe a. Na njedebe, onye na-agụ ga-achọ ịkọwapụta nke ọma ihe omimi nke ihe ndị a na-atụghị anya ya. O di nwute, enweghi ike ime nke a. Echiche nke arụ ọrụ quantum dị iche na mgbagha nke ụwa anyị na-ahụ kwa ụbọchị. Anyị ga-eji obi umeala nabata nke a ma ṅụrịa ọṅụ n'eziokwu ahụ bụ na iwu nke arụ ọrụ quantum na-akọwa n'ụzọ ziri ezi ihe ndị na-eme na microcosm, bụ ndị a na-eji nke ọma eme ihe na ngwaọrụ teknụzụ kachasị elu.