مشاوره رایگان تحصیلی
منو

دانشمندان آزمایش ذهنی دو شکاف اینشتین را ایجاد کردند!

+ 72
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

+ 72
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
فیزیک محدودیت دارد و جادوگری نیست (18 پاسخ)
ایراد معادله پیوستگی (20 پاسخ)
تصاویر نجومی (1963 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (217 پاسخ)
محاسبه لگاریتم (41 پاسخ)
تفاوت کولن و بار بنیادی الکترون (0 پاسخ)
پيدايش كاينات (2 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (973 پاسخ)
مدل سازی سلف با حل معادلات میدان (1 پاسخ)
R به توان R (17 پاسخ)
جـنـگنـده ها و اســلحــه های بــرتــر (105 پاسخ)
بینایی انسان به صورت فریم به فریم هست یا به صورت پیوسته؟ (3 پاسخ)
با بازگشت به گذشته اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مردود می شود (6 پاسخ)
آیا برای اشتعال صرفاً باید اکسیژن وجود داشته باشه؟ (3 پاسخ)
تبادل گراویتون بین جسم و زمین (5 پاسخ)
راکتور مینیاتوری arc (0 پاسخ)
زمین تخت گرایان (105 پاسخ)
مشاهده چرخش ماه به دور خودش (7 پاسخ)
چرا رنگ آسمان مریخ معکوس زمین است؟ (5 پاسخ)
سوال جواب بده و بپرس (498 پاسخ)
ماده تاریک (2 پاسخ)
آزمایش بمب هسته ای اخیر آمریکا (3 پاسخ)
انفجار بزرگ (32 پاسخ)
علت چیدمان مثلثی شکل برنیل (0 پاسخ)
نظریه ای جدید در پاسخ به پنج پرسش اساسی در نجوم (14 پاسخ)
وارد شدن نیرو به ذره باردار در حرکت به موازات میدان مغناطیسی (3 پاسخ)
آیا غیر قابل پیش بینی بودن در حوزه کوانتوم صحیح است؟ (1 پاسخ)
حل المسایل فیزیک نوین نوشته اوهانیان (7 پاسخ)
درخواست حل المسایل فیزیک مدرن سلز (0 پاسخ)
نورون های ذهنی (0 پاسخ)
به سه دلیل ماده تاریک وجود ندارد (0 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (217 پاسخ)
کش آمدن فضا - زمان و انرژی (6 پاسخ)
دانشمندان توضیح می‌دهند: ماده‌ی تاریک چیست؟ (1 پاسخ)
عملکرد ماده تاریک بر چرخش اجرام (30 پاسخ)
ستارگان به سه روش می توانند در مدار کهکشان ها باقی بمانند (0 پاسخ)
تغییر قوانین گرانش برای اجسام در حال حرکت با سرعت زیاد (0 پاسخ)
پتانسیل الکتریکی دو کره نا هم مرکز (0 پاسخ)
مرجع گیری برای نقاط پتانسیل (4 پاسخ)
ماهیت مغناطیس (15 پاسخ)
تفاوت رشته حالت جامد با ماده چگال (2 پاسخ)
آیا مولتی متر بدون باتری کار می کند؟ (4 پاسخ)
حدود پلانک (2 پاسخ)
بیگ بنگ چند گانه در جاهای مختلف (0 پاسخ)
لکه های خوشیدی چگونه به وجود می آیند؟ (5 پاسخ)
جسم مجازی چیست؟ (13 پاسخ)
کمیت عامل شکل ( عملیات ریاضی) (0 پاسخ)
محاسبه چگالی میدان در فاصله مشخصی از سیم پیچ (1 پاسخ)
چرا خطوط میدان الکتریکی همدیگر را قطع نمی کنند؟ (25 پاسخ)
اثبات قاون پتانسیل کیرشهف با اصل بقای انرژی (1 پاسخ)
اختلال دو قطبی (0 پاسخ)
حل یک معادله دیفرانسیل (1 پاسخ)
موتور مثلث در شش ضلعی در دایره اشکال هندسی مزارع (0 پاسخ)
نسبیت (0 پاسخ)
در زمان نمی توان سفر کرد (30 پاسخ)
نسبیت خاص خوانی(!)،سوالات و مقالات پراکنده پیرامون نسبیت خاص (31 پاسخ)
انتشار کتاب ((نظریه ی غلظت)) در نیویورک-آمریکا (21 پاسخ)
چرا قبل از بارش برف آسمان قرمز میشود؟ (30 پاسخ)
همجوشی هسته ای (4 پاسخ)
اثبآت فرمول تغییر سطح (1 پاسخ)
مقالات فیزیک
چاپ سه‌بُعدی قرنیه‌ی انسان
اخترشناسان اولین سیارک غنی از کربن در کمربند کویپر را یافتند.
یکی از رازهای ساخت مجسمه‌های جزیره‌ی ایستر فاش شد!
تاثیر چاپگرهای سه‌بُعدی بر رشد و پرورش اندام‌ها
مهم‌ترین ضرر استفاده‌ی شبانه از موبایل چیست؟
هابل کهکشانی مارپیچی از لبه را بررسی می‌کند.
دانشمندان ساز وکاری مبتنی بر لیزر برای شتاب ذره پیشنهاد داده‌اند.
تصویری خیره‌کننده از بیابانی باران‌زده!
ما‌ده‌ی زیستی جدید، قوی‌تر از فولاد و تار عنکبوت است.
مشکلی به‌نام هوش‌مصنوعی جهت‌دار؛ مایکروسافت به‌دنبال راه‌حل آن است.
وارونگی میدان مغناطیسی زمین چه زمانی رخ می‌دهد؟
چرا مردها میان‌بُرها و زن‌ها مسیرهای مستقیم را انتخاب می‌کنند؟
هفت مکان باستانی که گمان می‌شود ساخته‌ی فرازمینی‌هاست!!!
ساخت رباتی که نیروی خود را از لیزر می‌گیرد.
شناسایی رگ و ریشه‌ی سیب‌زمینی!
مهمانی خارج از منظومه‌ی شمسی؛ شناسایی سیارکی ۴.۵ میلیارد ساله
همکاری جالب دانش نانو و کشاورزی برای مبارزه با سرطان
مصرف تخم‌مرغ می‌تواند خطر ابتلا به بیماری قلبی عروقی را کاهش دهد.
چرا تنهایی برای سلامتی انسان مضر است؟
نمای نزدیک از افق رویداد سیاهچاله با کمک ابزاری به‌نام «APEX»
ترسیم نخستین نقشه‌ی بزرگ‌مقیاس از سن تحدب کهکشان راه‌شیری
ناسا با استفاده از لیزر، سردترین دمای جهان را می‌سازد!
گنجی که در حمام مصری یافت شد!
هشداری جدی درباره‌ی کلاهبردارانی با عنوان طب سنتی!
ساخت سریع‌ترین آبگرم‌کن جهان!
فوران‌های آتشفشان هاوایی خطرناک‌تر می‌شوند!
شاید پلوتو از میلیون‌ها دنباله‌دار تشکیل شده باشد!
رابطه‌ی میان گرمایش زمین و افزایش مقاومت آنتی‌بیوتیک‌ها
افزایش غلظت CFCهای مضر برای لایه‌ی اوزون
دندان‌های باستانی، شرایط تکامل انسان را فاش کرد!
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
چه کار کنیم که خواب‌هایمان را فراموش نکنیم؟ (0+)
این تصویر نویدبخش چه چیزی است؟ (0+)
حمام سونا چه فوایدی دارد؟ (0+)
آیا میکروب‌های روده‌ای، ذهن ما را کنترل می‌کنند؟ (0+)
رویداد‌های نجومی خردادماه ۱۳۹۷ (0+)
اکنون هوش‌مصنوعی شعر می‌سراید! (0+)
آخرین نظریه‌ی استیون هاوکینگ چه بود؟ (0+)
نوشیدن نوشابه تا چه حد برای زنان بادار مضر است؟ (0+)
شهر گمشده‌ی باستانی مارداما پیدا شد! (0+)
انقلاب بعدی بلاک‌چین چیست؟ (0+)
آب‌ و هوایی عجیب در سیاره‌ای فراخورشیدی (0+)
تاثیررژیم غذایی سالم برشنوایی زنان (0+)
هوش‌مصنوعی تا چه اندازه به ذهن ما کمک می‌کند؟ (0+)
چین ماه‌نوردی به نیمه‌ی پنهان ماه می‌فرستد. (0+)
اسرار برج کج پیزا کشف شد! شاید! (0+)
ادامه ...