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Titolo: [Lungo] Esperimento di Feynman

Mi scuso anticipatamente se la domanda è già stata posta, ma cercando su
google (nei gruppi e non) non sono riuscito a trovare una risposta che
soddisfacesse in pieno.
Nell'esposizione sono stato prolisso per, eventualmente, far venire a
galla eventuali miei fraintendimenti della teoria.
Con l'esperimento di Feynman, abbiamo dimostrato sperimentalmente come
si verifichi, anche negli elettroni, un fenomeno di interferenza. E'
stato dimostrato come questo fenomeno sia riscontrabile anche nel caso
in cui l'emissione di elettroni sia discreta.
La prima domanda che mi sorge spontanea e': con cosa interferisce
l'elettrone (pur ammettendo la sua natura ondulatoria), se è da solo? In
linea di principio, poiché si verifichi un'interferenza distruttiva, e'
necessario che vi siano almeno DUE onde, di uguale lunghezza d'onda, il
cui massimo dell'ampiezza dell'una corrisponde al minimo dell'ampiezza
dell'altra. Evidentemente, se vi e' un solo elettrone, questo non può
avvenire.
Ho posto la suddetta domanda al mio professore di Elementi di struttura
della materia. La risposta, lì per lì esauriente, mi ha pero' portato a
fare qualche altra considerazione, che adesso pero' non posso piu'
esporre al docente e che quindi rivolgo a voi.
La risposta (o almeno cio' che io ho capito) e' stata che, in realta',
in questo caso, l'interferenza e' una misura di tipo probabilistico
calcolata a partire dalle due funzioni d'onda associate all'elettrone,
poiche in realta' noi non possiamo sapere a priori se l'elettrone
passera' dalla fenditura 1 o dalla 2. Mi aspetto quindi che
l'interferenza, essendo una misurazione statistica, possa assumere un
grafico sinusoidale simile a quello riscontrabile poi nel rivelatore.
Il secondo problema, a questo punto, nasce dal principio di
complementarieta': e' noto che, ponendo una sorgente luminosa al di la'
della fenditura, di modo che sia possibile determinare la posizione
dell'elettrone in un momento x, si fa precipitare il sistema in uno
stato corpuscolare, facendo quindi decadere il discorso probabilistico e
ottenendo risultati analoghi a quelli che il senso comune suggerirebbe
(ovvero nessun fenomeno di interferenza riscontrabile nel rivelatore).
Il punto e' che, quest'ultima, mi appare come una forzatura derivante
dal fatto che non si è riusciti a comprendere realmente l'intima natura
della particella in oggetto. *Perche'*, l'interferenza si dovrebbe
manifestare *solo* quando le due nature sono indistinguibili? *Cosa*, ad
esempio nella sorgente luminosa, dovrebbe far precipitare la natura del
mio sistema?
Chiedo scusa per la banalita' della domanda :)

 luminosa, dovrebbe far precipitare la natura del mio sistema?
Domande comprensibili, ma la risposta sta in quello che dicevo sopra:
siccome questo ci dice l'esperienza, dobbiamo imparare a ragionare
in modo conforme.
Il che non vuol dire rifugiarsi in oscure considerazioni sulla
complementarita' o sulla conoscenza che abbiamo del sistema...
Occorre solo imparare la mecc. quantistica, nella sua struttura
teorica e nelle prescrizioni che da' riguardo al confronto con gli
esperimenti, e ragionare di conseguenza.
Quanto al "precipitare", questo e' un problema diverso, che nel tuo
esempio non entra in modo decisivo, ma e' comunque un problema serio:
il cosiddetto "collasso del pacchetto d'onda" in conseguenza di una
misura.
In particolare questo e' il punto su cui la discussione e' ancora
aperta, quindi non ti aspettare da me una risposta ;-)
 
-- 
Elio Fabri

 ma lo e' stato certamente coi fotoni, dal 1909 (esper. di Taylor).
E' stato fatto nel 1974, e da italiani, all'Università di Bologna:
http://physicsweb.org/articles/world/15/9/1
(a metà della pagina)

 strano che si ottengano risultati diversi?
Beh, di strano c'e' che mi aspetterei un altro tipo di interferenza in
linea di principio non dissimile a quella osservata nel l'esperimento
precedente (quindi con un andamento sinusoidale), sicuramente
differente, ma non *completamente* diversa.
Grazie per le delucidazioni. Credo di aver capito come mi devo
avvicinare alla materia ;-)


Tempo fa scaricai il filmato bolognese, nella versione in inglese, da qui:
http://www.lamel.bo.cnr.it/educational/educational.html
Purtroppo oggi il link non funziona.
Spero che qualcuno possa proporre un link utile per vedere e scaricare il 
film.
Quindici anni piu' tardi rispetto ai bolognesi, l'esperimento fu ripetuto 
alla Hitachi nel 1989.
Qui c'e' la descrizione dell'esperimento giapponese:
http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.cfm
Il loro filmato puo' essere visto e scaricato qui:
http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/movie/doubleslite-n.wmv
Ciao.
Giorgio

 E' stato fatto nel 1974, e da italiani, all'Università di Bologna:
Si', conoscevo l'esperimento di Missiroli et al.
Ma bada che io mi riferivo al fatto che si fosse rivelata interferenza
di _singoli_ elettroni.
Non mi pare che questo sia il caso di Missiroli.
Pero' ho qui il DVD col film (e' allegato ai films PSSC nella recente
edizione Zanichelli in DVD).
Non l'ho ancora guardato, ma vedro' se lo dicono.
-- 
Elio Fabri

 differente, ma non *completamente* diversa.
Qui il discorso si potrebbe complicare a volonta'...
Ma bisognerebbe al minimo analizzare in dettaglio che cosa succede
quando entrano in ballo i tuoi fotoni, e definire con esattezza
l'esperimento.
E' ovvio che devi mettere in ballo dei rivelatori anche per i fotoni,
e devi calcolare la prob. che un elettrone vada in un certo posto e un
fotone in un altro.
Non e' per niente semplice.
Si potrebbero forse discutere esperimenti che portano a risultati
analoghi ma sono molto piu' semplici da anlizzare: per es. quelli che
coinvolgono solo fotoni opportunamente polarizzati.
 
-- 
Elio Fabri