Jednofotonowe doświadczenie Aspecta-Grangiera

[slawekp]

Czy ktoś słyszał o wykonaniu doświadczenia Aspecta-Grangiera w wersji jednofotonowej? Moim zdaniem takie doświadczenie jednoznacznie wykazałoby, czy foton jest podzielny czy nie, czyli czy w doświadczeniu Taylora z 1909 roku rzeczywiście foton przechodzi naraz przez dwie szczeliny i interferuje sam ze sobą. Jeśli w doświadczenie A-G w wersji jednofotonowej pokazałyby się prążki interferencyjne można by - wstawiając w jedną z alternatywnych dróg optycznych odpowiedni element wymagający od fotonu pokonania bariery potencjału w wyniku tunelowania, zmierzyć prędkośc jaką ma foton podczas pokonywania bariery potencjału wymagającej tego efektu. Ktos słyszał o takim pomiarze?
Doświadczenie A-G w wersji jednofotonowej można by zastąpić klasycznym doświadczeniem A-G z uzyciem lasera i szukać prążków daleko poza obszarem spójności przestrzennej wiązki laserowej. Brak takich prążków świadczyłby o niepodzielności kwantu. Mam rację?
z góry dziekuje za uwagi.

[AiDi]

Czy ktoś słyszał o wykonaniu doświadczenia Aspecta-Grangiera w wersji jednofotonowej?

Znalazłem coś takiego: .

Ogólnie optyka kwantowa i takie takie to rzeczy dalekie od mojej specjalizacji i zainteresowań, więc odniosę się wyłącznie do kwestii dość standardowej:

Moim zdaniem takie doświadczenie jednoznacznie wykazałoby, czy foton jest podzielny czy nie, czyli czy w doświadczeniu Taylora z 1909 roku rzeczywiście foton przechodzi naraz przez dwie szczeliny i interferuje sam ze sobą.

Foton ani nie jest "podzielny" (cokolwiek to znaczy), ani nie przechodzi przez dwie szczeliny na raz. Od co najmniej lat 30 ubiegłego wieku wiadomo, że cząstki kwantowe nie są małymi klasycznie rozumianymi kuleczkami, które latają sobie w przestrzeni. Zatem nie można do analizy doświadczeń kwantowych stosować klasycznych intuicji z życia codziennego. Trzeba opierać się na niełatwym formalizmie mechaniki kwantowej, a także elektrodynamiki kwantowej, jeśli mamy do czynienia z fotonami. Każdy opis słowny kierowany do szerszej publiczności niefizyków jest opisem uproszczonym, a często nawet przekłamanym. Teorie te (poparte milionem doświadczeń) mówią jednoznacznie, że klasycznie rozumiany tor ruchu nie ma w ogólności sensu dla cząstek kwantowych. A już w szczególności dla fotonów, bo o ile dla cząstek masywnych mamy coś takiego jak 'operator położenia' i funkcje falowe dzięki którym można określać prawdopodobieństwa ich znalezienia (bez niszczenia) tu czy tam, tak dla fotonów nie mamy ani jednego ani drugiego. Znalezienie położenia fotonu jest jednoznaczne z jego zniszczeniem. To co sądzono w 1909 roku nie ma zbytnio znaczenia, bo to czasy 'starej teorii kwantów' uśmierconej w latach 1924-26.

zmierzyć prędkośc jaką ma foton podczas pokonywania bariery potencjału wymagającej tego efektu.

Jakkolwiek prędkości nie definiować to pojedynczy foton (jednocząstkowy stan Focka) ma prędkość równą \(\displaystyle{ c}\).

[slawekp]

Dzieki za odpowiedź, oczywiście wiem, że foton nie ma operatora położenia. Studiowalem fizyke, co prawda własnie 30 lat temu, ale to pamietam z mechaniki kwantowej. Niemniej jednak w doswiadczeniu A-G w wersji jednofotonowej równania przewidują powstanie prążków interferencyjnych, tak jak w doświadczeniu Taylora. Ciekawy tylko jestem, czy ktos to sprawdził doświadczalnie. Nie chodzi mi o wykład z mechaniki kwantowej, lecz o doświadczenie.
Co do prędkości pojedynczego fotonu, jest ona zdefiniowana dla próżni. Co sie dzieje z fotonem ( czy tez inną cząstką) pokonującą zaporową barierę potencjału nie wiadomo. Nie ma zdefiniowanej procedury pokonywania tej bariery, znamy jedynie prawdopodobieństwo takiego zdarzenia. Nie sądzisz, że zmierzenie wydłużenia ( czy tez skrócenia) drogi optycznej fotonu pokonującego taka barierę mogłoby byc ciekawe? A rezultaty nieoczekiwane?

[AiDi]

Ciekawy tylko jestem, czy ktos to sprawdził doświadczalnie. Nie chodzi mi o wykład z mechaniki kwantowej, lecz o doświadczenie.

To na tyle specjalistyczne zagadnienie (i kompletnie spoza mojej specjalizacji), że musisz raczej przeszukiwać google, arXiv, itd. w poszukiwaniu konkretnych publikacji. Ciężko będzie bo dużo tego i rozsiane w różnych miejscach. Możesz też napisać do kogoś kto siedzi w temacie na UW, UJ, czy innych uniwerkach albo politechnikach Albo (chyba najlepiej) na physicsforums.com bo siedzi tam cała masa specjalistów z różnych dziedzin, z optyki też.

Co do prędkości pojedynczego fotonu, jest ona zdefiniowana dla próżni.

Poględzę sobie: próżnia to stan zerowany przez każdy operator anihilacji, więc foton i próżnia w parze nie idą. Lepiej powiedzieć 'dla fotonów nieoddziałujących' czy też dla stanów asymptotycznie swobodnych. W przypadku włączenia oddziaływań załamuje się trochę interpretacja cząsteczkowa, więc i czasem nie ma sensu mówić o fotonach. Np. "wzbudzenia" kwantowego pola EM w ośrodkach materialnych nazywane są polarytonami i są uważane za quasi-cząstki a nie zwykłe cząstki. I takie tam pitu pitu.

Nie sądzisz, że zmierzenie wydłużenia ( czy tez skrócenia) drogi optycznej fotonu pokonującego taka barierę mogłoby byc ciekawe? A rezultaty nieoczekiwane?

Sądzę, że to może być ogólnie ciekawe. Ale konkretnie dla mnie to nie bardzo, nie jestem (niestety?) z tych dla których cała fizyka jest ciekawa

[slawekp]

ryłem juz net, anglo, niemiecko i rozyjsko języczny. Nie znalazłem. Pytałem swojego profesora z UW, miałem u niego pracownie optyczna na 4-roku - tez o tym nie słyszał.
Pytał po pismach fizycznych, ale nikt mi nie odpowiedział.
dlatego tu zapytałem. zagadnienie dla mnie jest ciekawe, bo mech. kwantowa przewiduje interferencje, tymczasem w doświadczeniach jednofotonowych zawsze rejestrowano przejście fotonu jedną z dróg, nigdy obydwoma naraz. Więc interferencji byc nie powinno.