Dvostruki prorez: eksperiment u kome se svetlost ponaša drugačije kad je gledamo
Kroz dva tanka proreza ispaljuju se elektroni, jedan po jedan. Na ekranu se pojavi šara koju može da napravi samo talas. Ako proverite kroz koji prorez je prošao, šara nestaje.
Zamislite zid sa dva uska proreza i ekran iza njega. Ako kroz proreze bacate klikere, na ekranu ćete dobiti dve gomile, svaku iza svog proreza. Ako kroz proreze pustite talase vode, na drugoj strani dobićete niz pruga, jer se talasi sabiraju i poništavaju. To se zove interferencija. Svet bi bio jednostavan da se sve uvek ponaša ili kao kliker ili kao talas.
Svetlost kao talas
Engleski naučnik Tomas Jang je oko 1801. propustio svetlost kroz dva proreza. Na zidu se pojavio niz svetlih i tamnih pruga. To je bio dokaz da je svetlost talas. Ali sto godina kasnije Ajnštajn je pokazao da svetlost dolazi i u malim „paketićima“, fotonima, koji se ponašaju kao čestice. Svetlost je, dakle, i jedno i drugo.
Pa i elektroni
Elektroni su čestice. Imaju masu i električni naboj. Ipak, kad je Klaus Jonson 1961. kroz proreze propustio elektrone, na ekranu su se pojavile iste pruge kao kod svetlosti. Elektroni su se ponašali kao talas.
Jedan po jedan
Pravo čudo pokazao je 1989. japanski fizičar Akira Tonomura sa timom iz kompanije Hitači. Elektrone su ispaljivali toliko retko da je u uređaju u svakom trenutku bio samo jedan. Svaki je udario u ekran na jednom mestu, kao tačkica. Ali posle nekoliko hiljada tačkica pojavile su se pruge. Svaki pojedinačni elektron se ponašao kao da je prošao kroz oba proreza odjednom i sam sa sobom napravio interferenciju.
A kad pogledamo
Ako se pored proreza postavi detektor koji beleži kroz koji je prorez elektron prošao, pruge nestaju. Na ekranu ostaju dve gomile, kao kod klikera. Samo saznanje kroz koji je prorez prošao menja ishod. To ne znači da elektron „zna“ da ga gledamo. Svako merenje mora da dodirne elektron, a to dodirivanje uništava talasno ponašanje.
Nije samo za sićušne čestice
Austrijski fizičari su 1999. isti eksperiment uradili sa molekulima napravljenim od šezdeset atoma ugljenika, oblika fudbalske lopte. I oni su napravili pruge. Kasnije je to uspelo i sa još većim molekulima. Zašto onda mi ne prolazimo kroz dva vrata odjednom? Što je predmet veći i što više dodiruje okolinu, to se brže gubi njegovo talasno ponašanje. Ova pojava se zove dekoherencija i jedno je od najvažnijih pitanja današnje fizike.
Šta se zna
- Tomas Jang je oko 1801. propustio svetlost kroz dva proreza i dobio pruge na zidu.
- Klaus Jonson je 1961. isti eksperiment izveo sa elektronima.
- Tim Akire Tonomure iz Hitačija je 1989. pokazao kako se šara stvara od pojedinačnih elektrona.
- Isto ponašanje pokazuju i cele molekule, sa šezdeset atoma ugljenika.
Šta se ne zna
- Šta se tačno dešava sa elektronom između izvora i ekrana. Fizičari se oko toga razilaze.
- Gde je granica između kvantnog i našeg, svakodnevnog sveta.