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Credit:depositphotos Point ■反物質である「陽電子」を使って、量子力学の象徴的実験「二重スリット実験」を行うことに成功した ■保存さえ困難な反物質を使った物理実験は世界初の快挙 ■反物質版「二重スリット実験」の成功により、反物質も「粒子」と「波」の2つの性質を持っていることが明らかとなった 「この世の全てを無に帰し、そして私も消えよう」―― どこぞのラスボスがつぶやきそうな台詞だが、正にこの台詞のような恐ろしい性質を持った物質がこの宇宙には存在する。それが反物質だ。 反物質は宇宙を構成する粒子とまったく正反対の性質を持っており、パートナーとなる粒子とくっつくとこの世界から完全に消滅してしまう(対消滅)。 このやっかいな性質のために、これまで 反物質はまともな物理実験はおろか、保存しておくことさえままならない 状況だった。 しかし、この度発表された研究では、この反物質を使って 「二重スリット実験」 という物理学においては非常に有名な実験を再現することに成功したというのだ。 これにより、謎に包まれた 反物質も通常の粒子と同様に粒子性と波動性という2つの性質が備わっている ことが明らかになった。 この研究報告は、スイスとイタリアの物理学者チームより発表され、5月3日付けでScience Advancesに掲載されている。 宇宙誕生の手がかり 反物質とは? Credit:pixabay 「宇宙は無の中から生まれた」 と聞いて、無から有が生まれるってどういうこと?
可干渉性 コヒーレンス度ともいう。複数の波と波とが干渉するとき、その波の状態が空間的、時間的に相関を持っている範囲では、同じ干渉現象が空間的な広がりを持って、時間的にある程度継続して観測される。この範囲、程度によって波の相関の程度を計測できる。この波の相関の程度が大きいときを、可干渉性が高い、あるいは可干渉であると表現している。 8. 結像、共役な関係 物体(試料)をフォーカス(焦点)の合った状態で像として観察することを結像と呼び、その光学系を結像光学系という。顕微鏡や望遠鏡、カメラなど一般に対象物を観察する光学系は、結像光学系である。このとき、観察対象である物体とその像は、共役な関係にあると表現する。収差など像のひずみを伴わない結像光学系では、物体から発した光(波動)と像を結ぶ光(波動)とは区別がつかず、同じものとして議論できる。今回の研究では、結像光学系のこの性質を利用して、V字型二重スリットの像を観察し、実効上の伝搬距離ゼロを実現した。 9. 偏光 光は電界や磁界が進行方向に垂直な方向に振動しながら伝搬する電磁波であるが、この振動方向に偏りがある場合、あるいは規則的に時間的に変化する場合、この光を偏光と呼ぶ。自然光は、無規則にあらゆる方向に振動しながら伝搬する電磁波である。 10.
しかしアントン・ツァイリンガー氏がフラーレンで二重スリットの実験をしたところ干渉縞が観測されたようです。 論文を読んで彼の行った実験を見てみると以下のような実験をしていました。 かなり簡略化していますが、実験の大まかな内容はこんな感じです。なんと、もともと力の相互作用を起こしている系でも確率の波が現れてしまったのです。 ということは、「人間の観測」と「機械の観測」の間に本質的な違いが出てしまいます。 以下のような思考実験をしてみましょう。実験装置を丸ごと箱に入れて見えなくしてしまいます。 しかし箱の中では観測機が電子がどっちを通ったか観測してくれています。観測した(力の相互作用が起こった)瞬間電子の確率波は収束し粒に戻るはずなので、スクリーンに映る模様は人間が見ていなくても箱の中で粒の模様になっているはずでした。 しかしフラーレンの2重スリット実験で干渉縞が見えたということは、力の相互作用があっても確率波が収束するとは限らないということです つまり人間が観測して初めて確率波が収束するのでしょうか? もしそうだとすると、「人間の持っている意識や自我が何か普通の物理法則や自然を超越した何かである」ということになってしまいます。 ここら辺、何が正しいのかは現代の物理学でもわかっていません 僕も結局よくわからなくなってきましたが、物理学が進みすぎて哲学的な領域にまで足を踏み入れたことはとても面白いですね。
誕生から115年、天才たちも悩んできた どうしても「腑に落ちない」実験 むかし、大学で初めて量子力学を教わったとき、「二重スリット実験」が理解できずに苦労した憶(おぼ)えがある。 いや、古典的な「ヤングの干渉実験」なら、「波の重ね合わせ」の図を描いて勉強したからわかるのだけれど、水の波が量子の波になった瞬間、いきなりチンプンカンプンになってしまうのだ。 今回は、そのチンプンカンプンが「腑に落ちた」話を書こうかと思う。 だが、まずは古典的なヤングの干渉実験から説明することとしよう。トーマス・ヤングは、1805年に光を2つのスリット(縦長の切れ目)に当たるようにしたところ、2つのスリットを通り過ぎた光が「干渉」を起こして、最終的に縞々模様になることを発見した。 干渉模様ができるのは、それぞれのスリットを通り抜けた波が、互いに干渉し合うからだ。つまり、山と山(または谷と谷)が出会うと波が強くなり、山と谷が出会うと打ち消し合って波がなくなるのである。 この波の強さは、専門用語では「振幅」といい、光の場合でいえば「明るさ」に相当する。光の波が強め合う場所は明るくなり、弱め合うと暗くなるわけだ。 シュレ猫 「縞々模様ができたから、光は波にゃ? 」 そう、光の本質は波だということをヤングは証明した。 この実験の背景には、「光は粒子か波動か」という論争があった。たとえばニュートンは、光の本質は粒子だと考えていた。でも、ニュートンほどの大家であっても、たった一つの実験によって自説を撤回せざるをえない。ヤングの実験は、まさに科学の鑑(かがみ)みたいな実験だといえよう。 金欠が「量子」の概念を生み出した!? 二重スリット実験 観測効果. ところが、事はさほど単純ではない。この結論は、「量子」の実験になると一気に瓦解するのだ。 そこで、次に量子の干渉実験を説明しよう。といっても、光を使う点は同じだ。なぜなら、光も量子の一種だからである。 ただし、量子である点を強調するときは、光ではなく「光子」(photon)という言葉をつかう。研究者によっては、光子ではなく「フォトン」とだけよぶ人もいる。 量子版のヤングの実験では、電球みたいに一気に光を出すのではなく、光子を一粒ずつ発射する。 あれれ? 光は粒子ではなく波だと結論したばかりなのに、どうして一粒ずつ発射できるのさ。ヤングの実験はいったい何だったの? ええと、ヤングの時代には、量子という概念は存在しませんでした。量子という考えは、1900年にマックス・プランクが導いた公式に初めて登場する。 マックス・プランク photo by gettyimages それまで、エネルギーは連続的に変化すると信じられていたが、プランクは、エネルギーが飛び飛びに変化し、さらにはエネルギーに最小単位、すなわち「量子」が存在すると考えたのだ。 シュレ猫 「日本円に1円という最小単位が存在するのと同じかにゃ?」 似ているといえば似ているかもしれませんね。元・日産会長のカルロス・ゴーンさんみたいに90億円も報酬をごまかしていたら、1円なんてゼロに近いから、1円から2円への変化が「飛躍」ではなく無限小で「連続」に見えるかもしれないが、私みたいに月額8000円の携帯電話料金を3000円にして喜んでいるような人間にとっては、1円は立派な単位である。 要は、世界はアナログかと思っていたらデジタルだった。プランクがそこに気づいたということ。プランクさん、お金に困っていたんでしょうかねぇ。
HOME 世界の不思議 二重スリットの実験とは? 量子は人間が観察することにより振る舞いを変える!? 2017. 06. 18 世界の不思議 こんにちはNORIです! 今日は皆さんに、量子力学の有名な実験である「 二重スリットの実験 」のお話をしたいと思います☆ 二重スリットの実験は、スピリチュアル好きの方は知って見える方も多いかもしれませんね(*^^*) スピリチュアルや量子力学の説明をする上で、二重スリットの実験は、とても重要になりますので、興味のある方は是非お読みいただけましたら幸いです。 二重スリットの実験とは? それでは、二重スリットの実験についてご説明いたしますね!
015電子/画素/秒)で実験を行いました。その結果、下部電子線バイプリズムへの印加電圧が大きくなるに従い、V字型二重スリットの像が下側から重なり始め、中央部で重なり、スリット上部で重なった後、二つのスリット像が入れ替わりました(図4)。両スリットの像が重なった領域でのみ干渉縞が観察され、その前後の領域では干渉縞は観察されず、一様な電子分布となりました。 図4 V字型二重スリットによる干渉実験の様子 下部電子線バイプリズムへの印加電圧が10. 0Vから大きくなるに従い、V字型二重スリットの像が下側から重なり始め(b)、25. 7Vでは中央部で重なり(c)、31.
こんにちは大学で物理の研究をしているしば @akahire2014 です。 量子コンピューターが最近話題になって、量子力学というものを聞くことがあると思います。 ただ「量子力学って調べてみるけど、全然わからない。。。」 そうなるのも当たり前です。 僕は高校生の時に量子力学に興味を持って、大学の物理学科に進学しましたが、量子力学を学び始めたときは全然わかりませんでした。 この記事では 量子力学という単語初めて知った超初心者の方向け に「二重スリット実験」と「観測問題」について解説してみました。 量子力学の量子って何?