הידעת? ניסוי הסדקים
31/10/2017
העולם במרחקים קטנים מאוד, כפי שאנו מבינים אותו, שונה מאוד ממה שאנו רואים בחיי היום יום.
אחת הדוגמאות המפורסמות לכך הוא ניסוי שני הסדקים [1], המדגים התנהגות מאוד "מוזרה" של אלקטרונים (מוזר הוא כמובן מושג סובייקטיבי).
בניסוי, יורים אלקטרונים, אחד אחד, דרך מספר סדקים, ומנסים לבדוק דרך איזה סדק עבר האלקטרון בכל פעם. מול הסדקים שמים מסך, כך שבכל מקום בו אלקטרון פוגע מופיע כתם מואר.
אם האלקטרון היה מתנהג כמו הגופים שאנו רואים בחיי היום יום, הוא פשוט היה עובר דרך סדק אחד בכל פעם. מה שהיינו רואים על המסך במקרה כזה הם מספר כתמים, כתם אחד מול כל סדק.
אבל, כפי שציינו, העולם בסקלות שונות הוא מאוד שונה. מה שנראה בפועל על המסך היא תמונה של פסים בהירים וכהים. תמונה כזו נקראת "תמונת התאבכות", ונוצרת כאשר מספר גלים "מתערבבים" זה עם זה.
אז מה בעצם קורה פה? מאיפה מגיעים הגלים שיוצרים את תמונת ההתאבכות?
תופעה מעניינת, עליה דיברנו בעבר [2], היא שחלקיקים קוונטיים הם גם גלים. לכן, אם היה כאן גל אחד, ניתן היה להבין שזהו האלקטרון. אולם תמונת התאבכות נוצרה ממספר גלים. מהיכן מגיעים הגלים הנוספים?
ההסבר הוא שהאלקטרון הקוונטי עובר דרך כל החריצים בו זמנית, כך שדרך כל חריץ "נוצר" גל חדש. ויוצר תמונת התאבכות [3] עם עצמו!
כדי להבין את הניסוי המעניין הזה, נדמיין ילד גולש במגלשה בצורת צינור, כך שלא ניתן לראות מה מתרחש בתוכה. הוא נכנס מצד אחד, ויוצא מהשני.
עכשיו נדמיין שהמגלשה מתפצלת באמצע לכמה מגלשות שונות. הילד יכנס מצד אחד, ויגיח מאחת המגלשות שבקצה. בכל פעם, הוא יצא ממגלשה אחרת. פשוט, נכון?
עכשיו, מה יקרה אם הילד הזה הוא קוונטי?
בניגוד לילד הקלאסי, הילד הקוונטי היה עובר דרך כל המגלשות בו זמנית, ולכן יצא מכולן!
(יש לציין שה"עוצמה" של כל ילד תהיה נמוכה יותר…)
אבל זה לא מסתיים כאן….
נניח כעת כי אנחנו לא מאמינים להצהרה הזו. נכניס כעת מצלמה לכל אחת מהמגלשות כדי לצלם את הילד עובר בכולן?מה היה קורה כעת?
במקרה כזה, בכל פעם שהילד היה מתגלש, המצלמה הייתה מראה מגלשה אחת ויחידה בה הילד עבר, והילד היה יוצא ממגלשה זו בלבד. תופעה זו נקראת "קריסה קוונטית". כאשר מודדים מערכת קוונטית, היא "קורסת" לאחד המצבים האפשריים שלה.
באופן דומה, אילו היינו מניחים מכשיר מדידה שמודד דרך איזה סדק האלקטרון עבר, התופעה הייתה נעלמת, ובמקום לעבור דרך כל הסדקים, האלקטרון היה עובר דרך סדק אחד ויחיד, בדיוק כמו החלקיק הקלאסי!
אתם מוזמנים לדמיין, מה היה קורה לו העולם הקלאסי היה נראה כמו העולם הקוונטי…...
האיור(וההדגמה..) באדיבות תומי זנדשטיין (תומיקס), מתוך פצפצים - הקומיקס.
דוקטור לפיזיקה, בוגר הטכניון בחיפה. התמחה בפיזיקה של חלקיקים יסודיים, פיזיקה של מצב מוצק ואופטיקה. כיום, עוסק בעיבוד תמונה, עיבוד אותות ובלמידת מכונה. לשעבר המנהל המקצועי של עמותת "מדע גדול, בקטנה".
