Doświadczenia z interferencją kwantową dużych cząsteczek

• Autorzy: Nairz O. , Arndt M. , Zeilinger A.

Warianty tytułu

EN

Quantum interference experiments with large molecules

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Wave-particle duality is frequently the first topic students encounter in elementary quantum physics. Although this phenomenon has been demonstrated with photons, electrons, neutrons, and atoms, the dual quantum character of the famous double-slit experiment can be best explained with the largest and most classical objects, which are currently the fullerene molecules. The soccer-ball-shaped carbon cages C60 are large, massive, and appealing objects for which it is clear that they must behave like particles under ordinary circumstances. We present the results of a multislit diffraction experiment with such objects to demonstrate their wave nature. The experiment serves as the basis for a discussion of several quantum concepts such as coherence, randomness, complementarity, and wave-particle duality. In particular, the effect of longitudinal (spectral) coherence can be demonstrated by a direct comparison of interferograms obtained with a thermal beam and a velocity selected beam in close analogy to the usual two-slit experiments using light.

Słowa kluczowe

PL

interferencja kwantowa; fuleren C60; siatka dyfrakcyjna; detektor; problem spójności; interferometria pojedynczych cząstek

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Fizyczne
• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 56, z. 3
• Strony: 114--121
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., wykr.

Twórcy

autor

Nairz O.

• Institut fur Experimentalphysik, Universitat Wien, Austria

autor

Arndt M.

• Institut fur Experimentalphysik, Universitat Wien, Austria

autor

Zeilinger A.

• Institut fur Experimentalphysik, Universitat Wien, Austria

Bibliografia

• [1] M. Planck, Verh. Dtsd: .. Phy». Ges. 2, 237 (1900); tłumaczenie angielskie w: The OId Quantum Tlieory, red. D. ter Haar (Pergamon, New York 1967), s. 2.
• [2] P. Lenard, Ann. Phys. (Leipzig) 8, 149 (1902).
• [3] A. Einstein, Ann. Phys. (Leipzig) 17, 132 (1905); tłumaczenie angielskie: Arn. J. Phys. 33, 367 (1965).
• [4] L. de Broglie, Nature 112, 540 (1923).
• [5] C. Davisson, L. Germer, Na.Lure 119,558 (1927).
• [6] C. Brukner, A. Zeilinger, Philos. Trans. R. Soc. London A 360, 1061 (2002).
• [7] R.P. Feynman, A.R. Hibbs, Quantum Mechanics and Path Integrals (McGraw-HiIl, New York 1965).
• [8] I. Estermann. O. Stern, Z. Phys. 61, 95 (1930).
• [9] H. v. Halban Jr., P. Preiswerk, C. R. Acad. Sci. Paris 203, 73 (1936).
• [10] R. GalIr , A. Zeilinger, Arn. J. Phys. 59, 316 (1991).
• [11] C. Jonsson, Am. J. Phys. 42, 4 (1974) .
• [12] A. Zellinger i in., Rev. Mod. Phys. 60, 1067 (1988).
• [13] O. Canal, J. Mlynek, Phys. Rev. Lett. 66, 2689 (1991).
• [14] W. Schollkopf, J.P. Toennies, Science 266, l345 (1994).
• [15] W. Schollkopf, J.P. Toennies, J. Chem. Phys. 104, 1155 (1996).
• [16] T.W. Hansch, A.L. Schawlow, Opt. Commun. 13, 68 (1975).
• [17] D. Wineland, H. Dehmelt, Bull. Am. Phys. Soc. 20, 637 (1975).
• [18] S. Chu, Rev. Mod. Phys. 70, 685 (1998); tłumaczenie polskie: Postępy Fizyki 50, 113 (1999).
• [19] C.N. Cohen-Tannoudji, Rev. Mod. Phys. 70, 707 (1998); tłumaczenie polskie: Postępy Fizyki 50, 2 (1999).
• [20] W.D. Phillips, Rev. Mod. Phys. 70, 721 (1998); tłumaczenie polskie: Postępy Fizyki 49, 310 (1998).
• [21] M.H. Andersen i in., Science 269, 198 (1995).
• [22] K.B. Davis i in., Phys. Rev, Lett: 75, 3969 (1995).
• [23] M.R. Andrews i in., Science 275, 637 (1997).
• [24] C. Borde i in., Phys. Lett. A188, 187 (1994).
• [25] C. Lisdat i in., Eur. Phys. J. D 12, 235 (2000).
• [26] M.S. Chapman i in., Phys. Rev. Lett. 74, 4783 (1995).
• [27] Uwaga J. Clausera w: Atom Interferometry, red. P.R. Bermań (Academic, New York 1997), s. 143.
• [28] RE. Grisenti i in., Pbys. Rev, Lett. 85, 2284 (2000).
• [29) L. Saffaro, w: Proceedings oI tlle First Itelieu Workshop on Fullerenes: Status and Perspectives, red. C. Taliani, G. Ruani, R. Zamboni (World Scientific, Singapore 1992), t. 2, s. 55.
• [30] R. W. Marks, The Dymnxion World of Buckminster Fuller ( Southern Illinois .P., Carbondal ] 960).
• [31] H. Kroto i in., Nature 318,162 (1985).
• [32] M. Arndt i in., Natur 401, 6 O (1999); O. Nairz, M. Arndt, A. Zeilinger, J. Mod. Opt. 47, 2811 (2000).
• [33] P.H. van Cittert, Physice 1, 201 (1934); F. Zemike, Physica 5, 785 (1938); M. Born, E. Woli, Principles ol Optics (Pergamon, New York 1993).
• [34] L. Bergmann, C. Schaefer, Optics: OE Waves and Particles (de Gruyter, New York 1999).
• [35] E. Hecht, Optics (Addison-Wesly, Reading, MA 2002), wyd. 4.
• [36] R.E. Grisenti i in., Phys. Rev, Lett. 83, 1755 (1999).
• [37] H.B.G. Casirnir, D. Polder, Phys. Rev. 73,360 (1948).
• [38] R. Mitzner, E.E.B. Carnpbell J. Chem. PŁlys. 103, 2445 (1995)
• [39] K. Hansen, E.E.B. Camphell, Phys. Rev, E 58, 5477 (1998).