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Titolo: Presentazione e domanda su una variante dell'esperimento della doppia fenditura

Salve a tutti.
Sono un ingegnere elettronico prestato al software che ha superato con abbondanza i 50 anni e sono da sempre appassionato di fisica.
Chi vuole saperne di più può vedere il mio sito 
www.j4m.it
 .
 
 
 
E' un po' di tempo che cerco di approfondire la  meccanica quantistica, il mio livello di conoscenze è basso, ma, grazie ad interessanti articoli reperiti in rete, libri e un ripasso della matematica studiata ad ingegneria ormai 30 anni fa, qualcosina inizio a comprendere (parola un po' esagerata!).
 
 
C'è un punto in particolare su cui mi interesserebbe avere chiarimenti ed  è sulla dualità onda-particella, in particolare sul famoso esperimento della doppia fenditura con fotoni: provando a ragionarci sopra mi è venuta in mente una sua variante che ora provo a descrivere.
 
 
 
Supponiamo, come descritto in questi esperimenti, di avere una luce a bassissima intensità, ad esempio 1 fotone/sec. e quindi vi sia sempre al massimo un fotone nel sistema.  La variante consiste nell'inserire un rilevatore che segnala quando un punto viene impressionato sulla lastra e tramite questo chiudere uno dei due fori per 0,5 sec..
Quale è la figura che dopo un po' di tempo mostra la lastra fotografica? 
 
 
Grazie in anticipo per l'aiuto che potrete darmi.

 
 
Per quel poco che ne so, provo a dire la mia (anch'io non sono fisico, solo
un appassionato) :)
 
Visto che sei "elettronico" e hai messo dei numeri suppongo t'immagini il
foro aperto/chiuso come un segnale alto/basso, dove il "segnale fotone"
passa solo quando siamo sicuri che la fenditura č completamente chiusa o
completamente aperta.
 
In questo caso direi che stai facendo entrambi gli esperimenti in parallelo,
ogni secondo, per cui sulla lastra, dopo un po' di tempo, vedrai la
combinazione di entrambi i risultati.
 
Ciao!


Ciao Maurizio.
 
 
 
La domanda che fai è, nella sua semplicità, piuttosto complessa. E, forse, neanche tu che hai fatto la domanda hai completamente compreso  la sua complessità. Dico questo. Perchè tu dici: "Supponiamo, come descritto in questi esperimenti, di avere una luce a bassissima intensità, ad esempio 1 fotone/sec"
 
 
 
 
come se questo descrivesse completamente l'esperimento. Non è così. Per essere chiari, 1 fotone/secondo è un valore deterministico (per essere chiarissimi: fotone, 1 secondo dopo 2° fotone, 1 secondo dop 3° fotone e così via) o è solo una media di una certa distribuzione? E se è una media di una distribuzione di probabilità, qual'è questa distribuzione? Gaussiana? Poissoniana? Uniforme? E questa distribuzione è markoviana (cioè la probrabilità tra il tempo t e il tempo t+dt è o non è markoviana? Cioè, in altre parole, dipende dalla storia antecedente a questo intervallo temporale (Non markoviana) oppure ne è indipendente (markoviana)
 
 
In tutte queste situazioni otterresti dei risultati diversi. Ad esempio, nel caso più semplice (valore deterministico) chiudere uno dei due buchi per un tempo minore del tempo che intercorre tra due fotoni successivi (come nel caso che hai preso) non darebbere alcun effetto.
 
 
Quindi, anche se non è il massimo dell'educazione e me ne scuso, rispondo alla tua domanda con un'altra domanda: qual'è il caso che vorresti prendere in considerazione?
 
Ciao
 
Marco

Innanzitutto grazie per le risposte da cui ho capito che devo essere più chiaro e preciso!
Per quanto riguarda l'intensità della fonte dei fotoni intendevo dire che la misura di essa si può
esprimere come numero di punti che si formano sulla lastra fotografica per unità di tempo e
questo con un errore sufficientemente piccolo tale per cui l'approssimazione di pensarne uno al secondo
 
non comprometta l'analisi del problema. Ad esempio, si può ipotizzare che i punti sulla lastra fotografica si formino uno ogni secondo +/- 0.1 sec. 
 
La seconda caratteristica dell'esperimento è quella di chiudere un foro, sempre lo stesso, per un tempo di 0.5 sec. quando sulla lastra compare un punto, ossia la chiusura è  sincronizzata con la formazione di un punto sulla lastra fotografica.
 
Quindi con questi valori si avrebbe, con sufficente approssimazione, sempre un solo fotone nel sistema e la percentuale di tempo in cui si hanno entrambi i fori aperti rispetto a quello con un solo foro aperto è circa il 50%.
 
Il risultato aspettato è il formarsi o una figura di interferenza, quando i 2 fori sono entrambi aperti, o una figura
di diffrazione quando un solo foro è aperto,  o una combinazione delle due con percentuali da determinarsi.
 
La fisica classica, non sapendo niente di fotoni, ma solo di intensità del  campo,
direbbe che si forma una figura al 50% di interferenza (due fori aperti)  e 50% diffrazione per il solo foro aperto.
 
La meccanica quantistica invece direbbe che si forma una figura con una percentuale
molto più alta, quasi al 100%, di interferenza in base alla molto maggiore probabilità
che il  fotone venga emesso quando entrambe le fenditure sono entrambe aperte.
 
Avremmo quindi risultati diversi utilizzando la fisica classica o la meccanica quantistica: chi ha ragione?
 
Inoltre dopo un numero elevato di misure, da quello che ho capito, il teorema di Ehrenfest dice
che per un numero elevato di misure le previsione della meccanica quantistica e quelle
della fisica classica sono le stesse.
 
Evidentemente ho capito male! Ma dove?
Nel prevedere la figura che si forma con la meccanica classica o con la meccanica quantistica?
O nell'interpretare il significato del teorema di Ehrenfest ?
 

 O nell'interpretare il significato del teorema di Ehrenfest ?
 
Ci sono diverse cose che mi sembra che ti sfuggano. Spero di averti chiarito qualche tuo dubbio. 
 
 
PS La prima risposta è  risultata stranamente tagliata in più punti. Probabile problema del mio editor. Spero che questa appaia in un formato migliore.

 
Ok, ci siamo intesi sulla distribuzione dei fotoni per la sorgente e grazie molte per il chiarimento sul teorema di Ehrenfest, ossia per avermi fatto notare la che bisogna anche valutare la distribuzione oltre la valore medio!
 
Per quanto riguarda l'interpretazione con la fisica classica scrivi che è possibile realizzare l'esperimento solo generando degli impulsi molto brevi e
su questo non metto dubbi.
 
Ma in tutte le descrizioni di esperimenti con "luce a bassa intensità" tale per cui nel sistema vi sia sempre un solo fotone, non ho mai letto di impulsi, ma di campi a "bassa intensità", che io ho sempre letto come onde con ampiezza "piccola" e non impulsi.
E' vero che l'energia totale è la stessa, ma sono tutt'altra cosa rispetto
ad un'onda continua con ampiezza piccola.
Ciao e grazie.
Maurizio