PLANCKOVA KONSTANTA – DALŠÍ ČTENÍ
Pokud Vás tato úloha zaujala, můžete se seznámit s dalšími zajímavostmi týkajícími se kvantové teorie. Tato část je nepovinná a je určena jen hloubavějším studentům. Zvolte si téma, které Vás zajímá.
Minulost a současnost kvantové teorie
Superpozice stavů
Kde končí kvantový svět?
Elektron je zcela nepochybně částice kvantového světa se všemi svými podivnými vlastnostmi – někdy se chová jako částice, jindy jako vlna, může být v několika stavech naráz atd. Pokud mu dáme do cesty dvě štěrbiny, neprojde jednou z nich, jako částice makrosvěta. Využije superpozice stavů a projde oběma štěrbinami naráz. Oba stavy budou poté interferovat, a tak elektron vlastně interferuje sám se sebou. Na stínítku se po dopadu mnoha elektronů objeví interferenční obrazec. Budete-li na dvojštěrbinu házet klasické kamínky nebo kuličky, objeví se na stínítku jen dvě maxima (proti každé štěrbině). Kamínek nemůže být v superpozici stavů a nemůže interferovat sám se sebou.
Elektrony na dvojštěrbině. Pokud vysíláme dostatečný počet elektronů, místa jejich dopadu nebudou proti štěrbinám, jako u klasických kuliček, ale vytvoří proužky obdobné interferenčnímu jevu u vlnění. Tyto proužky nezmizí, ani když bude proud elektronů natolik řídký, že bude v prostoru detektoru v daném okamžiku maximálně jeden jediný elektron. Naopak proužky zmizí, existuje-li principiální možnost detekce polohy elektronu.
Kde je hranice mezi oběma světy? Do jakých rozměrů se částice chovají kvantově, interferují samy se sebou a jsou (pro nás) podivnými objekty mikrosvěta? A kdy nastoupí klasické chování, které je nám tak důvěrně známé? Experimenty prováděné Antonem Zeilingrem a jeho kolegy z Vídeňské univerzity kolem roku 2005 ukázaly, že žádná ostrá hranice neexistuje. Vědci prováděli experimenty prováděly s obřími molekulami, které procházely Talbotovým interferometrem (štěrbin je zde větší množství). Největší molekula C60F48 v sobě měla 1 632 nukleonů. Ukázalo se, že schopnost interferovat sama se sebou tato molekula měla jen tehdy, pokud nijak neinteragovala s okolím a nebylo principiálně možné zjistit její polohu (kterou štěrbivou prošla). Interferenční obrazec mizel s poklesem tlaku v aparatuře (nebylo možné detekovat polohu obřích molekul z odrazu atomů atmosféry od těchto molekul). Interferenční obrazec také mizel s poklesem teploty. Při nízkých teplotách již molekula nevysílala žádné fotony, ze kterých by se dalo určit, kde se nachází. Závěr je jednoduchý. Objekty se chovají kvantově, pokud nemohou interagovat s okolím, a klasicky, pokud interagují s okolím (říkáme, že mají propletené stavy s okolím). Pokud tedy chcete, aby se váš kamarád choval kvantově, stal se vlnou a interferoval sám se sebou, musíte ho zamrazit téměř na absolutní nulu (nebude již vysílat žádné fotony) a dát do vakua, kde s ním nebudou interagovat žádné molekuly okolních plynů. V tu chvíli nebudete mít s kamarádem žádnou interakci a nebudete vědět, kde je. Začne se chovat jako kvantový objekt, bude interferovat sám se sebou a klidně projde i více štěrbinami naráz.
Zeilinger používal ke svým experimentů molekuly nejrůznějších tvarů a velikostí.