Hovedside  |  NFS  |  Faggrupper  |  Aktuelt  |  FFV  |  Lenker  |  Arkiv  |  Medlemskap  |  Kontakt
>>NFS>>Arkiv>>Verdens Fysikkr 2005

Verdens Fysikkr 2005

Fysikkdrypp - Mystisk minioppfrsel

I 1801 utfrte Thomas Young et eksperiment som demonstrerte blgenaturen til lys, og som mange har gjentatt i fysikkundervisningen p skolen. Han lyste en ensfraget, koherent lysstrle p en plate med to smale pninger, og observerte mnsteret p en skjerm p den andre siden. P skjermen fikk han et mnster av lyse og mrke omrder, noe som i dag er kjent som et interferensmnster. De lyse stripene kommer der lyset fra begge de to spaltene har en "topp" i blgen, mens de mrke kommer der lyset fra den ene har en bunn og den andre en topp - de utsletter hverandre. Mellomrommene mellom de lyse strekene avhenger av blgelengden til lyset, alts fargen, og av avstanden mellom de to spaltene. Et slikt interferensmnster er noe bare blger kan skape, og er derfor selve kjennetegnet p lysets blgenatur. Man kan se liknende interfernsmnstre i alle slags blger, ogs i havblger nr disse passerer yer i skjrgrden.

Senere har man gjentatt eksperimentet med andre typer blger, og p ttitallet gjentok man det med elektroner. Kvantefysikken forteller oss nemlig at alle fysiske objekter kan ha en blgenatur - men for store ting er blgelengden til disse mye, mye mindre enn selve objektet. For alle dagligdagse objekter er denne blgelengden s liten at den har ingen praktisk betydning, men for svrt sm objekter stiller det seg annerledes. Man kan foreta dobbeltspalteeksperimentet med elektroner, men da med spaltepninger p strrelse med enkeltatomer, og man vil f det karakteristiske interferensmnsteret, noe som viser at selv partikler som elektroner har en blgenatur og kan interferere med hverandre. Vi er jo vant til tenke p elektroner som partikler, men dette eksperimentet beviser at elektronene ogs kan opptre som blger.


To lysblgefronter interfererer.

Mye mer mystisk blir det hvis vi prver finne ut hva som skjer ved sende ett og ett elektron gjennom spaltene. Da vil hvert elektron gi en prikk p skjermen, men etter mange elektroner, vi man se interferensmnsteret tre fram som p blidet! Den eneste forklaringen p dette er at hvert elektron passerer gjennom begge spaltene samtidig, og deretter interfererer "med seg selv" og skaper mnsteret. Men nr elektronet treffer bakveggen vises bare en prikk fordi vi da "mler" elektronets posisjon, og et elektron kan bare vre ett bestemt sted nr vi mler det. Mystisk? Javisst. Men det blir enda litt verre. Hvis vi prver mle hvilken av de to spaltene elektronet passerer gjennom, vil interferensmnsteret forsvinne, og vi fr bare to streker p baksiden, akkurat som man ville forvente av vanlige partikler. Dette er fordi den mlingen vi gjr sikrer at elektroner bare passerer gjennom en av spaltene, og dermed ikke kan skape noe interferensmnster.



Elektroner som sendes enkeltvis mot en dobbeltspalte danner et interferensmnster.

Hvis du synes dette er merkelig, er du ikke alene. Det amerikanske fysikkinstituttet har kret dette eksperimentet til tidenes vakreste eksperiment i fysikk fordi det p en enkel mte demonstrerer mye av det som er merkelig med kvantemekanikken. Det som skjer nr vi beveger oss ned p et niv der ting er veldig sm, er mystisk og har forundret oss i nrmere 100 r n.

Stein Olav Skrvseth Stipendiat, Institutt for fysikk, NTNU.