Zirrikitu bikoitzaren saiakuntza partikula kuantikoekin

Zirrikitu bikoitzaren saiakuntza partikula kuantikoekin Thomas Young fisikari ingelesak 1805an egindako esperimentuaren bertsio kuantikoa da. Richard Feynman fisikari estatubatuarrak proposaturiko alegiazko saiakuntza da; baina, soinu edo antzeko uhinak erabili beharrean, partikula kuantikoak erabiltzea proposatu zuen eta hauen jokaera harrigarri eta berezia aztertzea. Honi esker, uhin-partikula dualtasunaren lehen teoriak sortu beharrean aurkitu ziren garaiko zientzialariak.

Prozedura 

1920 urterako, fisikariek bazekiten energia ez zela jarraia, kuanta deritzon kantitate zehatzetan banatuta baizik. Feynmanek Youngen saiakuntza argiaren kuantak (fotoi bezala ere ezagutzen direnak) erabiltzen berregitea proposatu zuen. Beraz, uhin saiakuntzan gertatzen zen bezala, ezkerretara elektroiak emititzen dituen kanoi bat daukagu (elektroien ordez jokaera kuantikoa ezaugarritzat daukan beste edozein gorputz ere erabili daiteke, esaterako atomoak edo fotoiak). Elektroiak kanoitik atera eta bi zirrikitu dauzkan pantaila baten kontra egiten dute. Elektroiak zirrikituetako bat hartzen du, ezkerreko edo eskubikoa eta atzealdean dagoen pantaila baten kontra egiten du, iritsitako tokian marka bat uzten.

Partikula eta uhin jokaerak bi zirrikituen saiakuntzan 

Saiakuntza uhinekin egiten denean, pantailan uhinen interferentziak ikusi ditzakegu, hau da, uhina zirrikituetan banatu egiten da eta handik ateratako uhinak batak bestearekin interferentziak sortzen dituzte, elkarrekin konstruktibo edo suntsitsaileki topatuz. Pantailan barra kodigo baten antzerako patroia agertzen da, hau da, tartekatutako marra beltzak. Bi zirrikituen erdiarekin egokitzen den pantailaren aldean, marra beltzenak ikusi ditzakegu. Zirrikituetatik pantailaren kanpora gehioz eta gehiago aldentzen garen ehinean, marra geroz eta gutxiago egongo dira, marrarik gehiago ez dagoenarte .

Saiakuntza berdinak partikulekin egin ezkero, esaterako ondarrarekin, pantailan agertzen diren ondorioak guztiz ezberdinak dira. Saiakuntza hau imaginatzeko, 90 graduko buelta eman, pantaila behean gelditzen den arte. Ondarra bi zirrikituetatik pasatzen denean, pantailaren gainean bi multzotan bukatuko du, multzo bakoitza zirrikituaren azpian dagoelarik. Saiakuntza partikulekin egiterakoan, interferentziarik (marraz betetako patroirik) ez dugu lortzen, bi multzo besterik ez.

Ondorioak partikula kuantikoak erabiltzerakoan 

Saiakuntza partikula kuantikoekin egiterakoan, nahiz eta berez korpuskulu, hau da, ondarraren antzeko jokaera espero, uhinene antzeko ondorioekin bukatzen dugu (ikusi ezkerreko irudia). Hemendik dator argi uhin-partikula dualtasuna deritzon teoriaren beharra, nahiz eta berez fotoiak partikulak izan, uhin jokaera erakusten dute.

Aztertu dezagun saiakuntza pausoz pauso: partikula bakoitzak pantailarekin topo egiterakoan, marka bat uzten du. Marka utzi eta gero, kanoiak elektroi berri bat igortzen du (partikula bakarra dago saikuntzan zehar edozein momentutan). Partikula askok pantailan uzten duten marka (ikusi eskubiko irudiaren azpiko emaitza), uhinen interferentziekin lortzen genuenaren antzekoa da. Nola liteke partikulak uhin jokabidea izatea interferentziak egitea ezinezkoa bada?

Galdera honi erantzuna eman nahian, saiakuntza berriro ere errepikatzea proposatu zen, baina aldi honetan zirrikitu baten atzean, esaterako, goian, elektroia detekta zezakeen gorputz bat jarriz. Honela pantailan jo baino lehenago elektroia zein zirrikitutik pasatu den jakin dezakegu eta bere higidura deskribatu. Daramagun detektore hau eragin gabekoa dela, eta elektroia pasatzen denean soinu bat igortzen duela. Soinua entzuten badugu, badakigu elektroia goiko zirrikitutik pasatu dela. Soinurik entzun ezean, pantailan partikula neurtzen badugu, beheko zirrikitutik pasatu da. Harrigarria ematen duen arren, saiakuntza horrela egin ezkero, lortutako emaitzak korpuskulu jokaerarekin lortzen genituen berdinak dira, hau da, elektroi guztiak zirrikituei dagozkien bi multzotan agertzen dira bakarrik. Saiakuntza detektorea itzalita egin ezkero, ondorioak uhin jokaera erakusten dute.

Hare gehiago, detektorea elektroiak kanoia utzi eta gero piztu dezakegu, beraz elektroiak saiakuntzan detektore bat dagoela ezin du jakin zirrikituetara iristen den arte. Hala ere, detektorea piztu ezkero, korpuskulu jokaera dugu; detektorea itzalita dagoenean, uhin jokaera.

Elektroiak ez ezik, beste partikula kuantiko guztiek ere jokaera berdina erakusten dute.

Saiakuntzaren garrantzia 
Saiakuntza hau argiaren uhin-korpuskulu bikoiztasuna erakutsi zuenetariko bat da, bai eta partikulen jokaera berezia. Teoria kuantikoa hauetatik sortutako galdera guztiei erantzuna eman beharretik sortu zen.

Ikus, gainera 
 Uhin-partikula dualtasuna
 Zirrikitu bikoitzaren saiakuntza
 Efektu fotoelektrikoa
 Teoria kuantikoa
 Uhin-funtzioa

Kanpo estekak 

Fisika saiakuntzak
Mekanika kuantikoa
Teoria kuantikoa