مشاوره رایگان تحصیلی
منو

دانشمندان آزمایش ذهنی دو شکاف اینشتین را ایجاد کردند!

+ 62
رأی شما
- 40

فیزیکدانانی از مرکز سینکروترونِ* SOLEIL در فرانسه با استفاده از شتاب دهنده ذرات توانستند بهترین موقعیت را برای درک آزمایش ذهنی که نخستین بار در سال ۱۹۲۷ توسط آلبرت اینشتین پیشنهاد شده بود، انجام دهند. به نظر می رسد اینشتین در جدال با بور شکست خورده است.

تصویری از شتاب دهنده ی ذرات SOLEIL در فرانسه

به گزارش انجمن فیزیک ایران، در نوعی از آزمایش بسیار محبوب دو شکافی، اندازه‌گیری‌ها جنبه‌ای از نظریه‌ی کوانتومی که اینشتین در صدد نامعتبر کردنش بود را تائید می‌کنند. این آزمایش به جای دو شکافیِ آزمایش اینشتین، از دو اتم برانگیخته استفاده می‌کند و نشان می‌دهد که هرگاه بتوان تعیین کرد از کدام اتم یک الکترون تابش کرده است، طرح تداخلی کوانتومی ناپدید می‌شود. اینشتین چندین بار تلاش کرد تا عدم قطعیت ذاتی در مکانیک کوانتومی را با مطرح کردن آزمایشاتی فرضی که در آن زمان قابل انجام در آزمایشگاه نبودند، رد کند. یکی از آن‌ها شامل اصل دوگانگی موج-ذره می‌شد که پیش‌بینی می‌کند دنباله‌ای از تک ذرات که از دو شکاف عبور می کنند، طرح پراشی موج‌گونه را روی پرده ایجاد خواهند کرد. این اثر به علت خاصیت موج‌گونه‌ی هر ذره است که به آن اجازه می‌دهد همزمان از هر دو شکاف عبور کند.

اینشتین می‌گفت، یک حسگر فوق العاده حساس می‌تواند اثرات شکافی که الکترون از آن عبور کرده را بدون اینکه طرح تداخلی را برهم بزند آشکار کند. این به نوعی ایستادن در برابر مکانیک کوانتومی بود و رقیب بزرگ اینشتین، نیلز بور، با این بحث که اگر آزمایشگر بداند الکترون از کدام شکاف گذشته است اصلاً طرح تداخلی رخ نخواهد داد و با آن مخالفت میکرد.

در حالی که آزمایش مذکور در آن زمان بدلیل ساده بودن مفهوم و در عین حال دشواری‌ تجربی‌اش کاملاً فرضی بود، همین نکات آزمایشگران امروزی را به طرز مقاومت ناپذیری به چالش کشیده است. در سال ۲۰۰۱، سرگ هاروچ (Serge Haroche) و همکارانش در پاریس این اصل را نشان دادند. آن‌ها برای شکافتن حالت داخلی تعدادی اتم ریدبرگ به دو حالت مختلف که قبل از باز ترکیب شدن با آهنگ‌های متفاوتی ظاهر می‌شدند، از پالس مایکروویو استفاده کردند. بعد از آن در ۲۰۱۱، جورج اشمیدمایر Jorge Schmiedmayer و همکارانش در دانشگاه صنعتی وین به تقریب نزدیکتری دست یافتند.

آزمایش دو-اتمی

اکنون، کاتالین میرن و همکارانش در شتاب دهنده ذرات SOLEIL با همراهانی از سوئد، فرانسه و رومانی به بازآفرینی آزمایش فرضی اصلی بسیار نزدیک شده‌اند. آن‌ها از یک مولکول دو اتمی اکسیژن که توسط تابش سینکروترونی و قابل تنظیمِ پرتوی ‌X در خط باریکه‌ی PLÉIADES برانگیخته شده است، استفاده می‌کنند. با تنظیم انرژی پرتوی X، محققان می‌توانند یک الکترون را تحریک کنند تا از مدار مولکولی داخلی به یک حالت مقید با انرژی زیاد یا به یک حالت دفعی که منجر به واپاشی مولکول می‌شود برود. بعد از این گذار، یکی از اتم‌ها، الکترون دیگری به نام الکترونِ آگر (Auger electron) تابش کرده و در این حین پس زده می‌شود. اگر الکترون اول به حالت مقید رفته باشد، دوباره به حالت پایه‌ی مولکولی برمی‌گردد و موقع رها شدن الکترون آگر، دو اتم با هم پس زده می‌شوند.

این یعنی اندازه‌گیری پس زنیِ اتم‌ها هیچ چیز در مورد اینکه کدام اتم الکترون را تابش کرده است نمی‌گوید. اما اگر الکترون به حالت دفعی رفته باشد، مولکول واپاشی می کند و دو تک اتم اکسیژن ایجاد می‌کند. چناچه الکترون آگر بعد از واپاشی مولکول آزاد شود، اتم‌ها دیگر با هم پس زده نمی‌شوند و اندازه‌گیری پس زنی اتم‌ها مشخص خواهد کرد که الکترون از کدام اتم تابش شده است. لذا، این دو اتم نقش شکاف‌های آزمایش فرضی را بازی می‌کنند و آزاد شدن الکترون مانند بیرون آمدن ذره از دو شکافی است. اگر پس زنی اتم ها با هم باشد، نمی‌دانیم الکترون از کدام شکاف گذشته است- اما اگر فقط یکی پس زده شود، آنگاه می دانیم کدام شکاف مورد استفاده قرار گرفته است.

به جای پرده،‌ تیم تحقیقاتی از دستگاه دست ساز منحصر به فرد و بسیار حساسی به نام EPICEA استفاده کرد که هر سه مولفه‌ی تکانه را هم در الکترون تابش شده و هم در اتم پس زده شده‌ی اندازه می‌ گرفت. میرن می‌گوید: «این در واقع چیزی بود که من برای رساله دکترای خودم بیست سال پیش ساختم».

اینشتین باز هم اشتباه کرد

با مرتبط کردن انرژی الکترون آزاد شده به زاویه‌ی بین تابش الکترون و محور مولکول دو اتمی در تعداد زیادی برخورد فوتون-مولکول، پژوهشگران به طور الکترونیکی «طرح تداخلی» را باز تولید کردند. با نگاه کردن به جابجایی داپلریِ یون پس زده شده، محققان همچنین توانستند با محاسبه نشان دهند که آیا یک یا هر دو اتم پس زده می شوند. وقتی دو اتم با تداخل زیاد غیر قابل تشخیص بودند، نوارهای تداخلی ایجاد می شدند (شکل را ببینید). در حالی که وقتی به وضوح معلوم بود که تابش از کدام اتم آمده است، باند پیوسته ای به وجود می‌آمد که اثری از نوارهای تداخلی در آن دیده نمی‌شد. نتایج با تقریب خوبی با محاسبات سطح بالای نظری در توافق است- و بار دیگر نشان می‌دهد که تعبیر درست از آزمایش فرضی متعلق به بور است.

نظریه و آزمایش: الکترون آگر در عمل

جورج اشمیدمایر این کار را «نمایش زیبایی از یک اثر بسیار بنیادی» می‌نامد و توضیح می‌دهد که با اینکه در اصل «فیزیکِ آزمایش هاروچ و آزمایش ما دقیقاً یکی است اما تاکنون در سایر مقالات، شکاف، فوتون یا چیزی شبیه به آن بوده است. در اینجا شما دو ذره‌ از ماده دارید که دو شکافیت را تشکیل می‌دهند. این‌ها گام‌هایی است که ما را به پیشنهاد اصلی اینشتین و بور نزدیک و نزدیکتر می‌کند». این تحقیق در Nature Photonics توضیح داده شده است.

در سال ۲۰۰۲، خوانندگانِ Physics World به آزمایش دو شکافی با الکترون‌ها به عنوان «زیباترین آزمایش» رای دادند.

*سینکروترون ( synchrotron) که اولین بار توسط لوییس آلوارز ابداع شد، نوعی از شتاب دهنده ذرات به شکل یک حلقه دایره‌یی است که با کمک میدان های الکتریکی و مغناطیسی، تابش الکترومغناطیسی تولید می کند ذراتی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در یک محیط الکترومغناطیسی حرکت می‌کنند، در جهت حرکتشان، نوری منتشر می‌کنند که تابش سینکروترون یا نور سینکروترون نامیده می‌شود.

ترجمه: مریم ذوقی

bigbangpage.com

+ 62
رأی شما
- 40



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● ادامه تحصیل در مالزی
● دانشگاه های مالزی
● سعيد سيوف جهرمي
● هر آنچه می خواهید
● مجله پزشکی
● توصیه های پزشکی
● پس از باران
● انجمن علمی فیزیک پیام نور
● دانلود کامل
● سایت گردشگری آنوبانی نی
● جاویدان
● سنگ شکن
● آگهی رایگان
● ایتکا
● پزشکی
● مجله علمی
● پی سی گیمرز
● موسسه پروفسور حسابی
● میهن کمپ
● پی سی وبلاگ
● کتاب هفته
● دهکده فضایی
● ایران حافظ
● Airgo Design
● دکتر علی افضل صمدی
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
ببینید و لذت ببرید (4 پاسخ)
سقوط آزاد، پرتاب دو جسم با جرم‌های مختلف (0 پاسخ)
عملگرها و اپراتورها در ریاضیات و فیزیک (71 پاسخ)
فرود آمدن عمودی بطری آب بر روی میز (1 پاسخ)
نیوتون چگونه حرکت بیضوی زمین را ثابت کرد؟ (15 پاسخ)
لطفا یه کتاب در زمینه فیزیک بهم معرفی کنید که ترجمه کنم (8 پاسخ)
چرا نبایست با افراطی ها بحث کرد؟ (0 پاسخ)
راهی برای دوباره زیستن - بدن جدید - عمر نامحدود (25 پاسخ)
انرژی چگونه به جرم تبدیل میشود؟ (21 پاسخ)
زمین تخت گرایان (99 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (971 پاسخ)
کتاب مناسب برای کنکور (6 پاسخ)
کمبود ویتامین دی و سرطان ها (0 پاسخ)
برنامه‌ای که مرگ را پیش‌بینی می‌کند (0 پاسخ)
پایانه های باتری (3 پاسخ)
تست هوش واقعی (19 پاسخ)
سیگنال تحلیلی (0 پاسخ)
نسبیت خاص خوانی(!)،سوالات و مقالات پراکنده پیرامون نسبیت خاص (23 پاسخ)
نحوه محاسبه میدان مغناطیس یک اهنربای دائمی در فضا بچه صورتیه (2 پاسخ)
آیا هر جسمی در هر شرایطی دارای جاذبه است؟ (22 پاسخ)
نمایش کسر ثابت گرانش, سرعت نور ، عدد طلایی با توانهای 3 (5 پاسخ)
تغییرات وزن (6 پاسخ)
محاسبات مغناطیس (6 پاسخ)
تغییرات رنگ به علت زاوبه تابش (7 پاسخ)
چرا خطوط میدان الکتریکی همدیگر را قطع نمی کنند؟ (22 پاسخ)
انتشار کتاب ((نظریه ی غلظت)) در نیویورک-آمریکا (11 پاسخ)
موتور دما کوری (0 پاسخ)
ترازو جرم یک ماده را اندازه گیری می کند یا وزن آن ماده را (4 پاسخ)
تصاویر نجومی (1949 پاسخ)
فاصله زمین و خورشید چگونه باعث پدید امدن فصل‌ها می‌شود؟ (2 پاسخ)
سوال جواب بده و بپرس (494 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (95 پاسخ)
بازی با احتمالات (3 پاسخ)
تابش ذره باردار شتاب دار در مکانیک کوانتومی (0 پاسخ)
ایرادها و پارادوکس های نسبیت خاص (244 پاسخ)
تعریف علم فیزیک (10 پاسخ)
رساناي منزوي (3 پاسخ)
فناوری‌هایی که در سال 2018 رشد می‌کنند (0 پاسخ)
چه تعبیری از کوانتوم داشته باشیم؟ (1 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (213 پاسخ)
مشکل در بردارهای محوری (شبه بردار ها) (18 پاسخ)
4 بعد جهان؟ (36 پاسخ)
آسيب ناشي از برخورد، با انرژي مرتبط هست يا تكانه؟ (5 پاسخ)
شرايط مرزي (5 پاسخ)
ميدان تاخيري (25 پاسخ)
واپاشی هسته ای (1 پاسخ)
نتایج شگفت‌انگیز یک آزمایش برای درمان هموفیلی (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (81 پاسخ)
دروس آنلاین و رایگان در دانشگاه‌های برتر دنیا (2 پاسخ)
[پارادوکس] ذره باردار در میدان گرانشی یکنواخت (13 پاسخ)
تعریف آماری فشار (0 پاسخ)
مفهوم تکانه (2 پاسخ)
ظرفیت خازن (3 پاسخ)
سوال مربوط به اثبات فرمول های انرژی نسبیتی (3 پاسخ)
محاسبه سرعت چرخش در حرکت دورانی یکنواخت (1 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (14 پاسخ)
مدل تکتایی برای کوارک ها به چه معناست؟ (0 پاسخ)
بررسی ناوردایی توان در نسبیت خاص (2 پاسخ)
بررسی پایستگی تکانه و انرژی (1 پاسخ)
سوال در مورد انقباض طولی (3 پاسخ)
مقالات فیزیک
پیشرفت در تکنولوژی پرتوی کششی می‌تواند انسان را در هوا معلق کند.
شناسایی نقاطی ویژه که امواج نور را در مسیرش متوقف می‌کند.
تاثیر مثبت ویتامین D3 در برابر آسیب‌های قلبی عروقی
رویدادهای نجومی اسفندماه ۱۳۹۶
فضانوردان در معرض تب فضایی هستند.
حماقت راننده‌ی کامیون، به خطوط ۲۰۰۰ ساله‌ی نازکای، آسیب جدی وارد نمود.
ثبت خاطره‌ی رشد ماهیچه‌ای، در دی‌ان‌ای انسان
بالاتر از این ساختمان سیاهی نیست!
شیوع ای‌کولای؛ آیا واقعاً باید از خوردن کاهو اجتناب کرد؟
قطعه‌ی گمشده‌ی هوش‌مصنوعی انسان‌مانند یافت شد.
کشف مجموعه‌ای از سیارات، خارج از کهکشان راه‌شیری
آیا حرکتِ قطب‌های مغناطیسیِ زمین خطر‌ناک است؟ علم پاسخ می‌دهد
تصویری جدید از کهکشان کوتوله‌ی ناشناخته
تا چه حد رفتارهای عصبی افراد مشابه دوستان‌شان است؟
ارتباط بیماری‌های قلبی و میگرن
رونمایی از دو محصول مرتبط با پروژه‌ی هایپرلوپ
ورزش هوازی می‌تواند علائم شناختی بیماری آلزایمر را بهبود ببخشد.
کشف گوری عجیب از اسکلت‌های باستانی در مکزیکوسیتی
تصویر تلسکوپ هابل از کهکشان مارپیچی NGC7331
آرزویی برای آینده‌ی خودروهای خودران
تاثیر دارویی نوعی قارچ در درمان افسردگی
موجودات فضایی از چه نیرویی استفاده می‌‌کنند؟
گرمایش اقیانوس‌ها، شاهدی بر گرمایش جهانی است.
خطر بالقوه‌ی داروهای سوزش معده
تسلا می‌خواهد کامیون‌های برقی بسازد.
نهنگ باستانی کارولینا، اسرار منشأ تغذیه فیلتری را برملا کرد.
چگونه ناسا مریخ را قابل سکونت می‌کند؟
حفاری در اعماق دریا، اکوسیستم دریایی را نابود می‌کند.
شواهد جدیدی در مورد سطح یخی سیارک وستا
خلاق بودن، کلید برتری در ارتباطات مغزی است.
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
مصرف زغال‌اخته می‌تواند ذهن شما را در سالمندی قوی کند. (0+)
ستاره‌شناسان حومه‌ی کهکشان‌های بیضوی را مطالعه می‌کنند. (0+)
هفت کشوری که با خودروهای با سوخت فسیلی خداحافظی می‌کنند. (0+)
مصرف زغال‌اخته می‌تواند ذهن شما را در سالمندی قوی کند. (0+)
شواهد جدید مبنی بر گذشته‌ی مریخ (0+)
پروژه‌ای با هدف سفر انسان به اعماق زمین (0+)
انقلابی در انرژی هم‌جوشی هسته‌ای (0+)
نقش باکتری روده در کنترل ژن‌های ما چیست؟ (0+)
۱۴ گونه ژن مرتبط با چاقی شناسایی شد. (0+)
ارتباط مواد شوینده‌ با مسمومیت در کودکان (0+)
آیا در اروپا موجود فرازمینی یافت می‌شود؟ (0+)
توت فرنگی‌ها آلوده به سموم هستند. (0+)
چندی با زمین‌تخت‌گرایان - بررسی انحنای زمین در سطح دریا (۱) (0+)
تا چه حد توجه به زنان باردار، اهمیت دارد؟ (0+)
نوشیدنی‌های الکلی چگونه به سلول‌های بنیادی آسیب می‌زنند؟ (0+)
ادامه ...