Funktioniert Doppelspaltversuch auch in Zeitlupe?


Hier können wir Fragen zur Quantenmechanik diskutieren. Auch die Atomphysik gehört hier hinein.

Myon

Beiträge: 95

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag Sa 9. Jul 2016, 18:34

Funktioniert Doppelspaltversuch auch in Zeitlupe?

Würde das Doppelspalt-Experiment auch funktionieren, wenn sich ein Elektron sehr langsam in Richtung Doppelspalt bewegt: Also zum Beispiel 1 Minute bis zum Doppelspalt, - und noch eine Minute bis zum Schirm, wobei man den Weg des Elektrons nicht kennt :?:

Oder anders gefragt:
Kann beim Doppelspalt-Experiment ein sich in Superposition befindliches Elektron sich sehr langsam bewegen, und trotzdem die Doppelspalt-Effekte hervorrufen :?:


Falls die Frage mit JA beantwortet würde:
Angenommen, das sich in Superposition befindliche Elektron hat den Doppelspalt schon passiert, ist aber noch lange nicht am Schirm angekommen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Doppelspalt entfernt und danach das Elektron detektiert oder gemessen, bevor es den Schirm erreicht hat. Es müsste nun, obwohl der Doppelspalt nicht mehr da ist, mehr oder weniger in der Mitte des Schirms (also ohne Interferenz) ankommen. Ist meine Annahme korrekt :?:

Anti-Neutron

Beiträge: 950

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag So 10. Jul 2016, 08:07

mahado hat geschrieben:Angenommen, das sich in Superposition befindliche Elektron hat den Doppelspalt schon passiert, ist aber noch lange nicht am Schirm angekommen.

Hallo mahado,

Du verwendest in diesem Satz das Teilchenbild für das Elektron. Eben das ist bei dieser Situation aber nicht ausreichend. Gerade beim Doppelspalt verhält sich das Elektron vielmehr als Welle.
Freundliche Grüße, B.

Myon

Beiträge: 95

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag So 10. Jul 2016, 11:19

Re: Funktioniert Doppelspaltversuch auch in Zeitlupe?

Vielleicht hätte ich diesen Satz so formulieren sollen:
Angenommen die Welle (= Elektron in Superposition) hat den Doppelspalt schon passiert, ist aber noch lange nicht am Schirm angekommen.


Zur Erläuterung:
Ich gehe davon aus, dass diese „Welle“ (Elektron in Superpositon) sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen muss. Weil es ist ja keine elektromagnetische Welle, sondern mittels Wellenformeln kann man Wahrscheinlichkeiten ermitteln.

Nehmen wir an, wir Verzichten auf eine Beobachtung und die Wahrscheinlichkeit für ein „interferiertes“Auftreffen eines Elektrons im zweiten Maximum läge bei 10%.

Nun modifiziert man das Experiment dergestalt, dass man im Bereich des zweiten Maximums VOR (!) dem Schirm eine Beobachtung vornimmt. Nun wird ca. jedes zehnte „Elektron“ wegen der Beobachtung nicht mehr in diesem zweiten Maximum auftreten, sondern in der Mitte (erstes Maximum).

Ich hoffe, dass meine erläuterte Sichtweise zumindest „ungefähr“ richtig ist.



Und jetzt stellt sich mir die Frage:
Was wäre, wenn eine Beobachtung zeitlich VOR (!) dem Schirm und NACH (!) dem Doppelspalt gemacht würde, nachdem man in der Zwischenzeit den Doppelspalt entfernt hätte. Würde sich durch die Entfernung des Doppelspaltes am Ergebnis etwas ändern? Findet das „Elektron“ (oder seine Welle) noch die Mitte des Schirms :?:

Grundsätzlich wäre es aber wichtig für mich zu wissen, ob auch langsame, also mit sehr wenig kinetischer Energie losgeschickte Elektronen diese Doppelspalt-Interferenzen erzeugen können :roll:
Oder kann man die Geschwindigkeit der Elektronen gar nicht steuern :?

Anti-Neutron

Beiträge: 950

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag So 10. Jul 2016, 16:02

mahado hat geschrieben:Nun modifiziert man das Experiment dergestalt, dass man im Bereich des zweiten Maximums VOR (!) dem Schirm eine Beobachtung vornimmt.

Was verstehst Du unter "beobachten". Normalerweise braucht man dazu Meßapparate, die einen gewissen Einfluss auf die Welle des Elektrons haben und dieses dann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit nachweisen können. Bei 100% Quanteneffizienz im Nachweis wird die ursprüngliche Welle sehr stark verändert, so dass das Ergebnis des Doppelspaltexperimentes ebenfalls sehr stark verändert wird.

Grundsätzlich wäre es aber wichtig für mich zu wissen, ob auch langsame, also mit sehr wenig kinetischer Energie losgeschickte Elektronen diese Doppelspalt-Interferenzen erzeugen können :roll:

Jedes Quantenobjekt hat immer gewisse Welleneigenschaften. Auch ein ruhendes Elektron wird durch eine Wellenfunktion beschrieben, die mit der Zeit auseinander läuft.
Freundliche Grüße, B.

Myon

Beiträge: 95

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag Mo 11. Jul 2016, 10:55

Re: Funktioniert Doppelspaltversuch auch in Zeitlupe?

Bernhard hat geschrieben:
Was verstehst du unter „beobachten“? --- Ich verstehe darunter: „Messen“.

Danke für die Info. Ich gehe nun also davon aus, dass auch langsame Elektronen Doppelspalt-Phänomene erzeugen können.


Vielleicht kann ich noch eine grundsätzliche Frage nachschieben:

Meine Sichtweise ist folgende:

Es gibt 3 „merkwürdige“ Phänomene beim Doppelspalt-Experiment:

Punkt 1)
Elektronen zeigen Interferenz-Effekte auf dem Schirm.

Punkt 2)
Bei Messung in einem Spalt verschwinden die Interferenz-Effekte; das Elektron trifft auf die Mitte des Schirms.

Punkt 3)
Bei Messung unmittelbar vor dem Schirm verschwinden ebenfalls die Interferenz-Effekte; das Elektron trifft genau wie bei Punkt 2 ebenfalls in der Mitte des Schirmes auf. Obwohl die Interferenzen zeitlich eigentlich schon stattgefunden haben müssten, verhält sich das Elektron so, als ob es noch nie in Superposition (Welleneigenschaft) gewesen wäre. Oder anders ausgedrückt: Das Elektron verhält sich dann so, als ob nur ein Spalt offen gewesen wäre.

Meine Frage lautet:

Ist das in Punkt 3 beschriebene Phänomen bekannt, bzw. richtig?

Anti-Neutron

Beiträge: 950

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Mo 11. Jul 2016, 12:09

mahado hat geschrieben:Punkt 2)
Bei Messung in einem Spalt verschwinden die Interferenz-Effekte; das Elektron trifft auf die Mitte des Schirms.

Hallo mahado,

wenn man den Meßprozess berücksichtigen will, muss man, gemäß Kopenhagener-Deutung, einen Kollaps der Wellenfunktion künstlich in die Rechnung einbauen.

Beim Doppelspalt macht man das gerne mit Blenden. Einmal verdeckt man den linken Spalt und weiß damit, dass das Elektron nur durch den rechten Spalt gegangen ist, oder man verdeckt den linken Spalt. In beiden Fällen ergeben sich dann neue Interferenzen, wenn ich mich recht erinnere.
Freundliche Grüße, B.

Proton

Beiträge: 593

Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag Mo 11. Jul 2016, 16:34

Re: Funktioniert Doppelspaltversuch auch in Zeitlupe?

Wie schon erwähnt, wird die Superposition nicht durch langsame Geschwindigkeit zerstört. Hauptsache das Teilchen erreicht den Schirm.
mahado hat geschrieben:Punkt 3)
Bei Messung unmittelbar vor dem Schirm verschwinden ebenfalls die Interferenz-Effekte; das Elektron trifft genau wie bei Punkt 2 ebenfalls in der Mitte des Schirmes auf. Obwohl die Interferenzen zeitlich eigentlich schon stattgefunden haben müssten, verhält sich das Elektron so, als ob es noch nie in Superposition (Welleneigenschaft) gewesen wäre. Oder anders ausgedrückt: Das Elektron verhält sich dann so, als ob nur ein Spalt offen gewesen wäre.

Meine Frage lautet:

Ist das in Punkt 3 beschriebene Phänomen bekannt, bzw. richtig?

Falls kein Kollaps stattfindet, sondern etwa ein Photon am Elektron gestreut wird (Heisenberg-Mikroskop) verschwindet die Superposition linker Spalt - rechter Spalt zwar nicht, dessen Auftreffpunkt auf dem Bildschirm wird aber von der Größe der Störung beeinflusst sein, also von dem ohne Störung abweichen. Deshalb gehe ich davon aus, daß bei vielfacher Wiederholung kein Interferenzbild zustande kommt, weil die Störung bei jedem einzelnen Durchgang unterschiedlich und nicht kalkulierbar ausfällt.

Proton

Beiträge: 593

Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag Mo 11. Jul 2016, 16:45

Re:

Bernhard hat geschrieben:Beim Doppelspalt macht man das gerne mit Blenden. Einmal verdeckt man den linken Spalt und weiß damit, dass das Elektron nur durch den rechten Spalt gegangen ist, oder man verdeckt den linken Spalt. In beiden Fällen ergeben sich dann neue Interferenzen, wenn ich mich recht erinnere.

Welche Interferenzen meinst Du hier? Das Interferenzbild, das entsteht, wenn die Teichen jeweils durch beide Spalten gehen, kann ja nicht entstehen. Ich denke, daß man mit Deiner Anordnung einfach zwei um Spaltbreite verschobene Maxima hat.

Anti-Neutron

Beiträge: 950

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Mo 11. Jul 2016, 17:20

Timm hat geschrieben:Ich denke, daß man mit Deiner Anordnung einfach zwei um Spaltbreite verschobene Maxima hat.

Mein Hinweis bezieht sich darauf, dass auch der Einfachspalt ein Beugungsmuster erzeugt: https://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Spalt
Freundliche Grüße, B.

Zurück zu Quantenmechanik und Atomphysik

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 1 Gast

cron
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
Designed by ST Software for PTF.
Deutsche Übersetzung durch phpBB.de