Ile cząstek bierze udział w eksperymencie z dwoma szczelinami?

Pytanie

Pyta Kamil

Czytałem ostatnio o eksperymencie z dwoma szczelinami. Zazwyczaj w opisie zaznaczone było, że podczas eksperymentu wystrzeliwano wiele fotonów, czy innych cząstek; ale gdzieś spotkałem się z informacją o jednej. Nie bardzo ufam przypadkowym źródłom internetowym stąd moje pytanie. Czy wystrzelenie pojedynczej cząstki w stronę dwóch szczelin też spowoduje powstanie wzoru interferencyjnego?

Odpowiedź

Odpowiada dr Grzegorz Łach

Wystrzelenie pojedynczej cząstki w kierunku podwójnej szczeliny, za którą znajduje się ekran, spowoduje, że cząstkę wykryjemy w co najwyżej jednym miejscu (lokalne zaczernienie emulsji fotograficznej/pojedynczy piksel detektora elektronicznego, etc.). Obraz w postaci prążków interferencyjnych powstanie dopiero gdy wykona się bardzo wiele takich rejestracji, natomiast nie ma znaczenia to ile cząstek znajdowało się jednocześnie pomiędzy źródłem a detektorem.

Doświadczenie z dyfrakcją na dwóch szczelinach jest klasycznym eksperymentem i wykonywano go tysiące razy dla różnych cząstek (fotonów, neutronów, atomów czy cząsteczek — w tym cząsteczek tak dużych jak fulereny zbudowane z 60 atomów węgla) i przy różnych intensywnościach wiązek. W szczególności wykonywano to doświadczenie w wersji kiedy zapewniono, że źródło opuszczają pojedyncze cząstki i kolejna jest emitowana dopiero gdy wcześniejsza osiągnie detektor — wielokrotnie powtarzano wtedy pomiar z rozpraszaniem pojedynczej cząstki i po wykonaniu histogramu rejestracji cząstek otrzymywano obraz interferencyjny.