Einzelphotonen- und Doppelspaltexperiment [Duplikat]

Der Laser schießt einzelne Lichtteilchen, sogenannte Photonen, durch die Schlitze. Auch wenn nur einzelne Lichtphotonen durch die Schlitze geschossen werden und wieder drei Muster entstehen. Wie können einzelne Lichtteilchen dieses Wellenmuster erzeugen?

"Wie können einzelne Lichtteilchen dieses Wellenmuster erzeugen?" Weil es viele "Einzelpartikel" gibt ( en.wikipedia.org/wiki/… ).
@Cristi Stoica, es ist nur ein einzelnes Photon, nicht so viele, nur ein einzelnes Photon
Wenn es nur ein Photon ist, sehen Sie nur einen Punkt auf dem Bildschirm. Das Muster wird durch viele solcher Punkte gebildet. Aber die Wahrscheinlichkeit, dass das einzelne Photon an einem bestimmten Punkt auf dem Bildschirm landet, ist durch dieses Muster gegeben. Um das Muster zu sehen, müssen Sie jedoch warten, bis viele Photonen eintreffen und die Wahrscheinlichkeiten bestätigen.
Welle-Teilchen-Dualität (Teilchen verhalten sich wie Wellen). Sie sollten also ein einzelnes Photon als Welle betrachten. Siehe dieses Video: youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc
@CristiStoica: Wenn es nur ein Photon ist, sehen Sie nur einen Punkt auf dem Bildschirm. Das Muster wird durch viele solcher Punkte gebildet. Selbst wenn ich das Experiment nur einmal durchführe, kann ich mit absoluter Sicherheit vorhersagen, dass ich kein Photon an einem Ort bekomme, an dem eine vollständige destruktive Interferenz herrscht.
@Ben Crowell: Selbst wenn ich das Experiment nur einmal durchführe, kann ich mit absoluter Sicherheit vorhersagen, dass ich kein Photon an einem Ort bekomme, an dem es eine vollständige destruktive Interferenz gibt. Das ist wahr, aber ich verstehe nicht, warum das für das, was ich gesagt habe, relevant ist. Ist die Implikation, dass das Muster gebildet werden kann, indem man das Experiment 0 Mal durchführt?
@CristiStoica: Mein Punkt war, dass Ihr erster Kommentar leicht von Leuten falsch interpretiert werden könnte, die glauben, dass das Interferenzmuster durch Interferenz zwischen einem Photon und einem anderen erzeugt wird. Angesichts des Kontexts ist es klar, dass Sie dieses Missverständnis nicht haben. Vielleicht gibt es einige Verwirrung darüber, was zeous mit „einzelnen Photonen“ meint. Ich nehme an, er/sie meint, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Photon im Flug ist. Basierend auf Ihren Kommentaren haben Sie es vielleicht so interpretiert, dass nur ein Photon im Verlauf des gesamten Experiments gemeint ist ...?
@Ben Crowell: Ja, ich habe die Worte von Zeous so interpretiert, dass sie "nur ein Photon im Verlauf des gesamten Experiments" bedeuten, und ich dachte, Zeous hätte eine Beschreibung des Einzelexperiments missverstanden. Mein Verständnis schien durch Zeous' Kommentar "es ist nur ein einzelnes Photon, nicht so viele nur ein einzelnes Photon" bestätigt zu werden.

Antworten (3)

Ein weit verbreiteter Irrglaube beim Doppelspaltexperiment ist, dass sich die Teilchen gegenseitig stören. Tatsächlich soll das Experiment zeigen, dass die Betrachtung von Photonen als punktförmige Teilchen nur eine Annäherung ist, die teilweise spektakulär zusammenbricht.

Anstatt an einzelne Partikel zu denken, denken Sie an eine ebene Welle, die auf die beiden Schlitze trifft (denken Sie daran, dass die Welle aus Wasser besteht, wenn es hilft). Die Amplitude (quadriert) dieser Welle entspricht der Wahrscheinlichkeit, Photonen zu finden – beliebige Photonen, nicht nur das eine oder andere. Sie wären nicht überrascht zu sehen, dass sich eine Wasserwelle selbst interferiert, wenn sie durch Schlitze geht, und tatsächlich tut die Wellenfunktion hier dasselbe.

Wo kommen also die Photonen – die Teilchen selbst – ins Spiel? Nun, wir entdecken nicht überall unendlich kleine Energiemengen, sondern eine endliche Anzahl diskreter Pakete. Ihr Auftreten wird durch die Wahrscheinlichkeitsverteilung dieser Welle bestimmt. Um auf die Wasseranalogie zurückzukommen, stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Reihe von Detektoren, die auslösen würden, wenn die Amplitude der Wasserwelle groß wird, aber dass die Auslösung wahrscheinlicher ist und mit größerer Wahrscheinlichkeit von größeren Amplituden kommt. Abhängig von der Empfindlichkeit der Detektoren und der Energie in der Welle können Sie mit einer bestimmten durchschnittlichen Erkennungsrate rechnen, aber Sie können nicht sicher sagen, wo die nächste Erkennung sein wird; Sie können nur eine Wahrscheinlichkeitsverteilung angeben. Es ändert sich qualitativ nichts, wenn die Wellenamplitude so weit verringert wird, dass Sie im Durchschnitt nur noch eine Detektion pro Minute erhalten. Die Detektionen sind zeitlich getrennt und interferieren nicht miteinander - es ist die zugrunde liegende Welle, die wir mit den Detektionen abtasten - die ein Interferenzmuster zeigt.

Gute Antwort, +1. In sehr einfacher Sprache ist der zu verstehende Punkt, dass dasselbe Photon durch beide Schlitze geht. Wenn das unmöglich erscheint, liegt das daran, dass wir dem Photon intuitiv eine Bahn zuschreiben wollen.

Parallelwelten. Sie sind hier, Millimeter entfernt. Und sie werden die ganze Zeit erstellt. Diese Vision der Realität besagt, dass es jedes Mal, wenn wir zur Arbeit gehen, ein anderes Universum gibt, in dem wir zu Hause bleiben. Es ist eine verstörende Idee, entwickelt in den 1950er Jahren,

es ist die beste und einzige Lösung für das Paradoxon im Herzen der Quantenrealität. Das große Problem der Quantenmechanik ist, dass die kleinen Teilchen, aus denen wir alle bestehen, an mehreren Orten gleichzeitig sein können

Nach dieser Theorie teilt sich das Lichtphoton nicht in zwei Teile, wenn es auf zwei Schlitze trifft. Es spaltet die Welt in zwei Teile. Jedes Photon im Doppelspaltexperiment erschafft eine neue Parallelwelt.

Die Viele-Welten-Interpretation (MWI) der Quantenmechanik erklärt nichts, was die Kopenhagener Interpretation (CI) nicht kann. Und es ist nicht so, dass das Doppelspaltexperiment bis in die 1950er Jahre nicht verstanden wurde.

Weil sie komplizierte Flugbahnen wie in diesem Bild aufweisen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

http://materias.df.uba.ar/labo5Aa2012c2/files/2012/10/Weak-measurement.pdf

Photonen haben keine Bahnen. Sie breiten sich als Wellen aus. Der intuitive Glaube, dass Photonen Bahnen haben müssen, ist in Wirklichkeit der Irrglaube, der den Doppelspalt mit einzelnen Photonen für Menschen unerklärlich erscheinen lässt.
@ Ben Crowell, das ist kein Missverständnis. Man kann die Bahnen ableiten, wenn man will. Sie sehen aus wie auf dem Bild.
@Anixx Könnten Sie eine Referenz für dieses Bild angeben und wie es abgeleitet wird?
Dies sind Bohmsche Trajektorien (google this) in der de Brogile-Bohm-Mechanik. Wir wissen nicht, dass dies die Erklärung ist , aber es könnte eine Erklärung sein (fürs Protokoll, ich glaube nicht). Ich verstehe nicht, warum herabgestimmt wurde.
Ich habe einen Einwand. Unabhängig davon, ob diese Antwort richtig ist oder nicht, ist sie nicht eindeutig bewiesen und auch nicht die Standarderklärung. Diese Antwort hätte meiner Meinung nach in einer Form wie "nach der de Brogile-Bohm-Theorie ..." formuliert werden sollen.
@Cristi Stoica man kann es nicht beweisen oder widerlegen, weil es eine Interpretation ist. Andererseits wurden die Trajektorien direkt mit verschiedenen Methoden gemessen sciencemag.org/content/332/6034/1170.figures-only .
Ich habe den Link zum pdf hinzugefügt.
@Annix: Wenn Sie meine beiden Kommentare lesen, sehen Sie, dass ich kein Problem damit habe, dass es sich um Interpretationen handelt oder Bots bewiesen werden. Mein Punkt ist, dass Ihre Antwort dies als Tatsache und nicht als Interpretation feststellt.
@Cristi Stoica Die Flugbahnen wurden gemessen, das ist eine Tatsache.
@Annix: Das ist eine schwache Messung . In der von Ihnen angehängten PDF-Datei lautet der Schlüssel des Bildes "Die rekonstruierten durchschnittlichen Flugbahnen eines Ensembles einzelner Photonen im Doppelspaltapparat". Eine schwache Messung ist nicht dasselbe wie das Erfassen der Position und das Erhalten der Trajektorien. Wenn Sie versuchen, die Position tatsächlich zu messen, wird die Interferenz zerstört, und die Bohmschen Trajektorien werden ebenfalls zerstört.
@CristiStoica: Ich habe abgelehnt, weil es zu sagen scheint, dass dies die Wahrheit ist. =
@BenCrowell Photonen sind Elementarteilchen und verhalten sich wie andere Elementarteilchen. Sie haben Flugbahnen oder Wahrscheinlichkeitsverteilungen gemäß ihrer quadratischen Wellenfunktion wie alle anderen Elementarteilchen. Einzelne Gammastrahlen in Elementarteilchen-Wechselwirkungen haben eine gerade Bahn vom Wechselwirkungspunkt zum Kalorimeter, wo sie detektiert werden. Ihre Wellennatur erscheint in ihrer Unbestimmtheit innerhalb von Lambda, durch das HUP.
@Cristi Stoica sie sagen, dass sie die Flugbahnen statistisch finden . Keine Flugbahn eines einzelnen Photons, sondern eine durchschnittliche Flugbahn nach einer Reihe von Messungen.
Eine aktuelle Veröffentlichung: Bohm Trajectories as Approximations to Properly Fluctuating Quantum Trajectories , arxiv.org/abs/1308.5021