Bu deney duzenegine elektronlar tek tek gonderildiginde orataya cikan sonuc klasik mekanigin ongorusunun aksine, su dalgalari gonderildigi zaman ortaya cikan sonucla aynidir (bkz: sag alttaki resim).
Simdi, burada "neler olup bitiyor, elektronun ya birinci delikten ya da ikinciden gecmesi gerekmiyor muydu?" diye sorabiliriz. Bu sorunun yanitini ogrenmek icin ornegin yariklari olan perdenin hemen ardindan, elektronun nereden gectigini anlamak icin isik yollayabiliriz. Isik gecen yariktan gecen elektrona carpacak ve biz de elektronun hangi yariktan ciktigini gorebilecegiz. Bunu yaptigimizda, yani isikla elektronun hangi deligin onunde oldugunu belirledigimizde, ikinci perdede ortaya cikan goruntu deneyi ilk yaptigimizdaki gibi degil klasik mekanigin ongordugunun gibidir.
Kuantum mekanigi, bu durumu soyle aciklar (ben iki farkli matematiksel gosterimi yazacagim):
1- Heisenberg'in belirsizlik ilkesine gore bir seyin momentumunu (momentum = kutle * yonsel hiz) ve yerini ayni anda olcemeyiz/bilemeyiz (dp.dx > h). Diger bir degisle, bir seyin yerini ne kadar kesin olcersek, momentumu da o kadar belirsizlikte olcebiliriz.
Cift yarik deneyini de bu ilkeye gore aciklarsak: yerlerini olcmeye calismadigimiz surece elektronlar klasik mekanige ongordugu sekilde davranmaz ve karisimiza dalganinkine benzer bir goruntu cikarir. Ancak, elektronlarin hangi yariktan gectigini olcmeye calistigimizda, elektronlarin momentumunu degistirmis oluruz ve dolayisiyla ortaya cikan desen de degisir.
2- Elektronlarin cift yarikli perde karsisindaki durumlari Dirac notasyonuyla ifade edelim:
f = a1|a> + a2|b>
burada |a> birinci yariktan gecme durumunu, |b> ikinci yariktan gecme durumunu temsil ediyor. Ama klasik mekaniktekinin aksine, elektronun hangi yariktan gecitigini olcmeye calismadigimiz surece durumu |a> ve |b> durumlarinin toplami olan f. a1 ve a2 ise birer sayi.
Elektronun hangi delikten gectigini olctugumuzde sunu yapmis oluyoruz:
<a|a1|a> + <a|a2|b>
burada biribirinden farkli oldugu icin sifir, <a|a> ise bire esit oluyor, ve elimizde yanlizca <a|a1|a> kaliyor. Diger bir degisle, elektronun birinci delikten gecme olasiligi a1. Ayni seyi ikinci delik icin yaptigimizda, <b|a2|b> yani elektronun a2 olasilikla ikinci delikten gececegini elde ediyoruz. Elektronun yokolmayacagini varsayarsak (ki temel fizik prensipleri de bunu soyluyor, deneyler de bunu dogruluyor) a1 + a2 = 1; yani olctugumuzde elektron ya birinci yariktan ya da ikincisinden gecmesi gerekiyor.
Oysa, olcmeye calismadigimiz zaman elektronun durumu bir deligin temsilini degil iki deligin birden temsilini iceriyor: a1|a> + a2|b>. Buna superposition state deniyor. Bu sekilde ifade edilen bircok elektronu tek tek perdeye dogru gonderdimizde ortaya cikan da dalgalarin ortaya cikardigi goruntuyle ayni oluyor.
Bu deney isikla (fotonlarla) yapildiginda da ayni sonucu verir. Ayrica cift yarik yerine tek yarikla yapildiginda da ayni prensiplere uygun sonuc verir; yani isigin/elektronun gecisini olcmeye calistigimizda klasik parcacik gibi goruntu elde ederiz, olcmedigimizde ise durumunu bozmadigimiz icin dalganin olusturdugu gibi bir goruntu olusturur.
Baslangic duzeyi icin yararli olabilecek kaynaklar icin bakiniz:
Turkce: Çift_yarık_deneyi
Cesitli Tubitak yayinlari
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder