ഇരട്ട സ്ലിറ്റ് പരീക്ഷണം

പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗ സ്വഭാവം പ്രദർശിപ്പിക്കാനായി 1801 ൽ തോമസ് യംഗാണ് ഇരട്ട സ്ലിറ്റ് പരീക്ഷണം/ദ്വിഛിദ്ര പരീക്ഷണം ആദ്യമായി നടത്തിയത്. പ്രകാശം കണികളാണോ തരംഗമാണോ എന്ന കാര്യത്തിൽ തർക്കം നിലനിന്നിരുന്ന കാലഘട്ടമായിരുന്നു അത്. ഈ പരീക്ഷണം  പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗ സിദ്ധാന്തം ശരിയാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്നതായി അദ്ദേഹം കരുതി. ഒരു നൂറ്റാണ്ടിനു ശേഷം ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ വികാസത്തോടെ, പ്രകാശം ഒരേസമയം കണികകളുടേയും  തരംഗങ്ങളുടേയും സ്വഭാവം കാണിക്കുമെന്ന് സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ആവിർഭാവത്തോടെ യംഗിന്റെ പരീക്ഷണം വിചിത്രമായ മറ്റ്‌ ചില നിഗമനങ്ങൾക്കും വഴിതുറന്നു.

യംഗിന്റെ പരീക്ഷണത്തിൽ  ഒരു ഏകീകൃത പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഉപയോഗിച്ചു രണ്ട് സമാന്തര വിടവുകളുള്ള ഒരു പ്ലേറ്റിനെ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്നു. വിടവുകൾക്കുള്ളിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന പ്രകാശത്തെ പ്ലേറ്റിന് പിന്നിലുള്ള ഒരു സ്ക്രീനിൽ പതിപ്പിച്ചു നിരീക്ഷിക്കുന്നു  . പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗ സ്വഭാവം കാരണം ആ രണ്ട് സ്ലിറ്റുകളിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ തമ്മിൽ ഇടപെടുകയും സ്ക്രീനിൽ തിളക്കമുള്ളതും ഇരുണ്ടതുമായ ബാൻഡുകൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും (Interference pattern ) ചെയ്യുന്നു. പ്രകാശം  തരംഗങ്ങളല്ല മറിച്ചു കണികകൾ മാത്രമായിരുന്നെങ്കിൽ ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കില്ല.  Feynman, 1965, p. 1.5 എന്നിരുന്നാലും, പ്രകാശം എല്ലായ്പ്പോഴും വ്യക്തിഗത കണങ്ങളായി മാത്രമാണ് സ്ക്രീനിൽ പതിക്കുന്നതെന്ന് പിന്നീട് കണ്ടെത്തി. അങ്ങനെ സ്‌ക്രീനിൽ പതിക്കുന്ന കണികകളുടെ വ്യത്യസ്‌ത സാന്ദ്രത കാരണമാണ് പാറ്റേണുകൾ ദൃശ്യമാകുന്നത് .

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ആവിർഭാവത്തിനു ശേഷം ഫോട്ടോണുകളുടെ സഞ്ചാരപഥം നിർണ്ണയിക്കാൻ സ്ലിറ്റുകൾക്ക് സമീപം ഡിറ്റക്ടറുകൾ ഉൾപ്പെടുത്തി ഇരട്ട സ്ലിറ്റ് പരീക്ഷണങ്ങൾ ആവർത്തിച്ചപ്പോൾ അമ്പരപ്പിക്കുന്ന ഫലങ്ങളാണ് ലഭിച്ചത്. ഒരു സമയം ഓരോ ഫോട്ടോണും ഒരു സ്ലിറ്റിലൂടെ മാത്രമേ (ഒരു ക്ലാസിക്കൽ കണിക പോലെ) കടന്നുപോകുന്നുള്ളൂ എന്നാണ് അവ കണ്ടെത്തിയത്. അതായത് ഫോട്ടോണുകൾ ഒരു തരംഗം പോലെ രണ്ട് സ്ലിറ്റുകളിലൂടെയും കടന്നുപോകുന്നില്ലെന്ന് Feynman, 1965, p. 1.7  "...if in a double-slit experiment, the detectors which register outcoming photons are placed immediately behind the diaphragm with two slits: A photon is registered in one detector, not in both..."   "It seems that light passes through one slit or the other in the form of photons if we set up an experiment to detect which slit the photon passes, but passes through both slits in the form of a wave if we perform an interference experiment." . അത്തരത്തിൽ പ്രകാശ കണികകൾ ഏത് സ്ലിറ്റിലൂടെയാണ് കടന്നുപോകുന്നതെന്ന് കണ്ടെത്താൻ ശ്രമിച്ചാൽ സ്‌ക്രീനിൽ  ഇന്റർഫെറെൻസ് പാറ്റേൺ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകയുമില്ല. ഈ ഫലങ്ങൾ തരംഗ-കണികാ ദ്വൈതതയുടെ തത്വങ്ങൾ പ്രകടമാക്കുന്നു. Feynman, The Feynman Lectures on Physics, 3:Quantum Mechanics p.1-1 "There is one lucky break, however— electrons behave just like light.". See: Davisson–Germer experiment  
കണ്ണി=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Doubleslit3Dspectrum.gif|ലഘുചിത്രം|Two-slit diffraction pattern by a plane wave
ഇലക്ട്രോണുകൾ പോലെയുള്ള മറ്റ് ആറ്റോമിക്-സ്കെയിൽ വസ്തുക്കളും ഇരട്ട സ്ലിറ്റിന് നേരെ വെടിയുതിർക്കുമ്പോൾ സമാന സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നതായ് പിന്നീട് ബോധ്യപ്പെട്ടു.  കൂടാതെ, വ്യക്തിഗതമായുള്ള ഇംപാക്റ്റുകൾ അന്തർലീനമായി പ്രോബബിലിസ്‌റ്റിക്ക് ആയും കാണപ്പെടുന്നു, ഇത് ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സ് ഉപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല.  

ഇലക്ട്രോണുകളേക്കാളും ഫോട്ടോണുകളേക്കാളും വലിയ വസ്തുക്കൾ  ഉപയോഗിച്ചു ഈ പരീക്ഷണം നടത്താൻ കഴിയുമെങ്കിലും വലുപ്പം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് പ്രയാസവുമേറുന്നു. ഇരട്ട-സ്ലിറ്റ് പരീക്ഷണം നടത്തിയ ഏറ്റവും വലിയ വസ്തു  810 ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയ തന്മാത്രകളാണ് (അവയുടെ മൊത്തം പിണ്ഡം 10,000 ആറ്റോമിക് മാസ് യൂണിറ്റുകളായിരുന്നു ). "Physicists Smash Record For Wave-Particle Duality"  

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ പസിലുകൾ  വ്യക്തമായി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള  ഒരു ക്ലാസിക് ചിന്താ പരീക്ഷണമായി ഇരട്ട-സ്ലിറ്റ് പരീക്ഷണം മാറി. പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ പ്രവചിക്കാനുള്ള നിരീക്ഷകന്റെ കഴിവിന്റെ അടിസ്ഥാന പരിമിതി ഇത് പ്രകടമാക്കുന്നതിനാൽ, റിച്ചാർഡ് ഫെയ്ൻ‌മാൻ ഇങ്ങനെ പറഞ്ഞു " ഏത് ക്ലാസിക്കൽ രീതിയിലും വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയാത്ത ഒരു പ്രതിഭാസമാണിത്. ഇതിൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഹൃദയമുണ്ട്. വാസ്തവത്തിൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഒരേയൊരു രഹസ്യം ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു " 

 അവലംബം 
വർഗ്ഗം:ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം
വർഗ്ഗം:ക്വാണ്ടം ഭൗതികം