Partikelstatistik und Interferenzmuster

Hat die Teilchenstatistik einen beobachtbaren Einfluss auf die Interferenz (z. B. Doppelspaltexperiment)? Mein Zweifel ergibt sich aus folgender Begründung:

  1. Ein Teilchen nach dem anderen (Tonomura): Die Teilchenstatistik spielt keine Rolle, da wir keine Position zum Austauschen haben. Wir erhalten das alte Interferenzmuster.
  2. Viele Teilchen gleichzeitig: Hier liegt mein Problem, wenn wir viele von ihnen zusammen senden, damit sie durch eine große Wellenfunktion beschrieben werden. Diese Wellenfunktion ist eine Einschränkung der Statistik. Wie wird Interferenz in diesem Experiment gesehen?

Antworten (2)

Lassen Sie uns über Photonen statt über Elektronen sprechen. Sehen Sie sich dieses einzelne Photon-zu-Zeit -Experiment an

Einzelfoto

  1. Einzelphotonenkameraaufnahme von Photonen aus einem mit sehr schwachem Laserlicht beleuchteten Doppelspalt. Von links nach rechts: Einzelbild, Überlagerung von 200, 1.000 und 500.000 Bildern.

Sie müssen damit einverstanden sein, dass das Interferenzmuster auch dann erscheint, wenn alle Photonen in einem einzigen Impuls kamen. Klassische elektromagnetische Wellen und die endgültige Maxwell-Theorie basieren auf dieser Beobachtung. Keine Quantenmechanik. Die Quantenmechanik geht in die Beobachtung ein, dass einzelne Photonenflecken zufällig aussehen, aber durch die Wahrscheinlichkeitsverteilung gesteuert werden, die von der quantenmechanischen Wellenfunktion des Experiments "Photonenstreuung an zwei Schlitzen gegebener Breite gegebenem Abstand" berechnet wird.

Das gleiche Verhalten wird für einzelne Elektronen im Tonamura-Experiment beobachtet. Sie fragen, wenn man einen Elektronenstrahl sendet, ob dies einen Unterschied machen würde. In diesem Experiment von 1974 mit einem Elektronenstrahl ist das gleiche Interferenzmuster zu sehen. In diesem Artikel arbeiten sie mit kohärenten Elektronenstrahlen und beobachten verschiedene Effekte, die Sie vielleicht fragen. Aber das wellenartige Verhalten im Elektronenensemble ist immer noch zu sehen.

Das Problem mit einem Elektronenstrom besteht darin, dass sie über Coulomb-Wechselwirkung interagieren, was zu einer Dephasierung (über inelastische Prozesse) und damit zu einem Interferenzverlust führen kann - dies wurde im Festkörper recht ausführlich untersucht: in Aharonov-Bohm-Interferometern und Experimente zur schwachen Lokalisierung.

Wenn wir uns auf nicht wechselwirkende Teilchen beschränken, führt die Statistik zu Bündelung/Antibündelung von Bosonen/Fermionen, obwohl diese normalerweise eher in Teilchenzahlen als in Interferenzmustern ausgedrückt werden.

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