Ist die Doppelspaltinterferenz auf EM/de Broglie-Wellen zurückzuführen? Und wie hängt das mit quantenmechanischen Wellen zusammen?

Eine elektromagnetische Welle ist ein Feld , sie hat an jedem Punkt im Raum zu jeder Zeit einen (möglicherweise Null-)Wert.

Eine Wellenfunktion ist kein Körper . Es hat nicht an jedem Punkt im Raum einen Wert. Für$n$Teilchen ist es eine Funktion von$\mathbb R^{3n}$in den Joint-Spin-Zustand des Systems. Für den einfachsten Fall eines Teilchens mit Spin Null sieht es wie eine Funktion aus$\mathbb R^3$hinein$\mathbb C$Sie könnten also denken, dass es sich um ein komplexes Skalarfeld handelt. Das ist es nicht und das wird dich später beißen. Und dann wird alles verwirrend und mysteriös. Wenn Sie glauben wollen, dass die Quantenmechanik verwirrend und mysteriös ist, dann ist eine gute Möglichkeit, dies zu tun, zu denken, dass eine Wellenfunktion ein komplexes Scakar-Wertefeld im Raum ist.

eine andere Art von Volumen-"Welle", auf die in Erläuterungen zum Doppelspaltexperiment Bezug genommen wird, wobei das Volumenlicht als kreisförmige, wasserähnliche Welle von den beiden Schlitzen ausgeht.

Das passiert nicht. Aber man muss sich auch klar sein, es gibt ein klassisches Doppelspaltexperiment mit Licht, bei dem sich das elektromagnetische Feld im Raum ausbreitet und durch Spalte geht und Interferenzmuster bildet, die nichts mit Quantenmechanik zu tun haben.

Der kreisförmige Weg der Volumenwelle scheint das Ergebnis des Streifenmusters zu sein, abhängig von der Phase (der EM-Phase?) der beiden Wellen an dem Punkt, an dem sie am Detektor interferieren.

Auch ungeladene Teilchen erfahren Interferenzen, wenn man Quanteneffekte berücksichtigt. Es ist also nur die Phase des (möglicherweise Null-) Spins (der auch dann noch eine Phase hat, wenn er Null-Spin ist).

Diese volumenartigen Wellen entpuppen sich als Folge der Quantenmechanik und treten sogar bei einzelnen Photonen auf, aber damals schien die Debatte zwischen Teilchen und diesen kreisförmig austretenden Wellen zu sein.

Wenn Sie Geschichte studieren, müssen Sie nach einem bestimmten Moment der Geschichte und einer bestimmten Person fragen, da sich das Verständnis jeder Person in bestimmten Momenten der Geschichte ändert.

Ist der einzige Grund, warum sie überhaupt interferieren können, aber im Grunde EM-Wellen, die bei entgegengesetzter Phase destruktiven Interferenzen unterliegen?

Nein. Auch hier können ungeladene Objekte immer noch stören. Und die Interferenz findet nicht im physischen Raum statt$\mathbb R^3$es passiert im Konfigurationsraum wie$\mathbb R^{3n}$.

Es gibt einen Unterschied zwischen den fraglichen Wellen und EM-Wellen, richtig?

Jeder erdenkliche Unterschied. Eine EM-Welle ist ein Feld im Weltraum und hat elektromagnetische Felder (mit sechs Komponenten) als Werte. Eine Quabtum-Wellenfunktion geht vom Konfigurationsraum aus und ist spinbewertet.

Ich dachte, die De-Broglie-Wellen seien komplexe mathematische Abstraktionen und nicht repräsentativ für physikalische Elektronenwellen.

Es ist eine Eichtheorie, also hat eine Wellenfunktion zu viele Freiheitsgrade. Aber es ist ziemlich nah.

Sind de Broglie-Wellen in irgendeiner Weise analog zu EM-Wellen?

Sie können zwei zusammenzählen, genau wie elektromagnetische Wellen.

Entsteht das Streifenmuster für Elektronen aufgrund der destruktiven Interferenz von de Broglie-Wellen?

Ja. Aber denken Sie daran, dass die Interferenzstreifen in Regionen des Konfigurationsraums auftreten . Und was Sie sehen, wenn Sie auf den Bildschirm schauen, sind Reste davon.

Unterscheidet sich diese grundlegend von der Photoneninterferenz?

Ich weiß nicht, was Sie da sagen.

Sie erwähnten ein klassisches Doppelspaltexperiment. Wollen Sie damit sagen, dass das Experiment grundlegend anders war?

Sie könnten tatsächlich Wasserwellen durch einige Schlitze leiten und bemerken eine Interferenz. Die Interferenz geschieht in ähnlicher Weise für jede andere Art von Interferenz. Aber da die Welle manchmal mehr Platz hat, um sich zu bewegen, wenn ein Partikel auf den Bildschirm trifft, wurde ein anderes Partikel in eine andere Richtung abgelenkt, sodass sich die Welle im Konfigurationsraum nicht überlappt und daher keine Interferenz auftritt. Die Interferenz geschah in der Überlappung. Aus diesem Grund können Interferenzstreifen "zerstört" werden, es ist wirklich so, als würde man den Strahl durch den rechten Schlitz nach unten und den Strahl durch den linken Schlitz nach oben ablenken, damit sie sich nicht mehr überlappen. Aber wenn das Auf und Ab an der Position eines anderen Partikels liegt, sieht der Rest nur dieses Partikels aufgereiht aus, wenn sich die Wellen nicht überlappen.

Das Durchlaufen der Partikel nacheinander dient dazu, die Möglichkeit zu kontrollieren, dass die vielen durchlaufenden Objekte nur gegeneinander drücken (wie es Wasser tut). Wenn immer nur ein Teilchen durchgeht, dann muss es etwas anderes sein.