¿Se ha realizado este experimento de doble rendija con electrones?

Si midiera el electrón en una de las rendijas, entonces los patrones de interferencia ya no se formarían. Esto se debe a que el patrón se produce por la interferencia de la difracción de amplitudes de un electrón de las rendijas 1 y 2. Si sabe que el electrón está en la rendija 1, por supuesto que ya no está en la rendija 2 y, por lo tanto, no obtendría el patrón de interferencia. .

La medición en las rendijas podría llamarse colapso de la función de onda, pero preferiría hablar de entrelazamiento cuántico con el medio ambiente. Digamos que tenemos dos estados de hendidura$\left|1\right>$y$\left|2\right>$, que describen el electrón en las rendijas 1 y 2 respectivamente. Digamos también que tenemos dos estados ya difractados en el detectado (cualquiera que sea el dispositivo utilizado para medir el patrón de interferencia)$\left|1'\right>$y$\left|2'\right>$. Los electrones se propagan desde los estados de rendija a los estados detectores de manera trivial, de modo que$\left|1\right>$se convierte$\left|1'\right>$y$\left|2\right>$se convierte$\left|2'\right>$mientras los electrones viajan.

La función de onda inicial es$\left|1\right>+\left|2\right>$, y por lo tanto el patrón de interferencia es$\left|1'\right>+\left|2'\right>$.

Ahora, definamos los estados del entorno.$\left|M1\right>$y$\left|M2\right>$, que corresponden al sistema de medición magnética que dice BEEP o BLIIP cuando el electrón pasa a través de la rendija 1 o la rendija 2.

Si escuchamos BEEP, sabemos que nuestro sistema está en estado$\left|1\right>\left|M1\right>$, y si escuchamos BLIIP sabemos que nuestro sistema está en estado$\left|2\right>\left|M2\right>$. Como el electrón está solo en cualquiera de estos dos estados, el electrón viajará al dispositivo de medición, lo que dará como resultado$\left|1'\right>\left|M1'\right>$y$\left|2'\right>\left|M2'\right>$respectivamente. Por lo tanto, el patrón de interferencia se desvanece.

Si crees en la teoría de muchos mundos, incluso puedes decir que el mundo está en$\left|1\right>\left|M1\right> + \left|2\right>\left|M2\right>$estado, y luego el electrón viaja al dispositivo de medición y el mundo está en$\left|1'\right>\left|M1'\right> + \left|2'\right>\left|M2'\right>$. Pero si escuchas BIP estás atrapado en el universo$M1'$para siempre, y si escuchas BLIIP estás atrapado en$M2$respectivamente.

Si no mide los electrones en las rendijas, encontrará una función de onda como$\big(\left|1'\right> + \left|2'\right>\big) \left|M\right>$, y luego puede medir el patrón de interferencia.

En efecto, se hace todo el tiempo en un microscopio electrónico de transmisión. Por lo general, no es una doble rendija simple, sino más bien una rendija múltiple (en forma de red cristalina). Esto sucede en presencia de un campo magnético fuerte y poco homogéneo, producido por la lente del objetivo del microscopio. La interacción (y recuerda, es una interacción; la lente afecta al electrón, y el electrón afecta a la lente, aunque en una cantidad pequeña y prácticamente inconmensurable) entre el electrón y ese campo magnético estático no genera ninguna decoherencia, por lo que la interferencia permanece y se pueden ver ambos patrones de difracción e imágenes de resolución atómica. La variación del contraste de la imagen con el desenfoque es consistente con la interferencia de ondas y no con el simple contraste de masa-espesor, por lo que no solo está viendo las sombras clásicas de los átomos. Específicamente, a medida que varía el enfoque, los átomos pueden aparecer como puntos claros o como puntos oscuros.

Sin embargo, si el campo electromagnético del electrón que se mueve rápidamente excita la excitación de un material particular de una manera que produce una pérdida neta medible de energía por parte del electrón, entonces esa parte de la onda del electrón no interferirá con la parte que pasó elásticamente. . No solo está enredado con grados de libertad en el material, sino que también su frecuencia temporal es diferente, por lo que sería difícil ver la interferencia de todos modos. En ese caso, puede pensar que ha utilizado las propiedades electromagnéticas del material para medir el campo del electrón que pasa.

Para resumir: si la interacción resulta en decoherencia, cuenta como una medida.

Ese es el punto, ¿no? Claus Jönsson de la Universidad de Tübingen hizo esto con electrones en 1961. En 1974, los físicos italianos Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli y Giulio Pozzi repitieron el experimento usando electrones individuales, demostrando que cada electrón interfiere consigo mismo como predice la teoría cuántica.