אור ... האם זה חלקיק או גל? איזה מכניקה בסיסית שולטת בהתנהגותה? והכי חשוב, האם עצם התבוננות משנה את התנהגות זו? זה הפיסיקאים הקוונטיים הקונונדריים התמוהים במשך מאות שנים רבות, מאז תורת המכניקה של גל פוטון והניסוי הכפול סדק נערך לראשונה.
ידוע גם כניסוי של יאנג. מדובר בקורות חלקיקים או גלים קוהרנטיים העוברים בשני חריצים מרווחים מקרוב, שמטרתם למדוד את ההשפעות שהתקבלו על גבי מסך מאחוריהם. במכניקת הקוונטים הניסוי הכפול חריץ הדגים את אי-ההפרדה בין טבע הגל והחלקיקים של אור וחלקיקי קוונטים אחרים.
הניסוי הכפול סדק נערך לראשונה על ידי תומאס יאנג בשנת 1803, למרות שלדבריו של סר אייזק ניוטון ביצע ניסוי דומה בתקופתו. במהלך הניסויים המקוריים, ניוטון האיר אור על שערה קטנה ואילו יאנג השתמש בפליטת קלפים עם חריץ שנחתך לתוכו. לאחרונה, מדענים השתמשו במקור אור נקודתי כדי להאיר צלחת דקה עם שני חריצים מקבילים, והאור העובר דרך החריצים מכה במסך מאחוריהם.
בהסתמך על תורת החלקיקים הקלאסיים, תוצאות הניסוי היו צריכות להיות תואמות את החריצים, וההשפעות על המסך מופיעות בשני קווים אנכיים. עם זאת, זה לא היה המקרה. התוצאות הראו בנסיבות רבות דפוס של הפרעה, דבר שיכול היה להתרחש רק אם היו מעורבים דפוסי גל.
חלקיקים קלאסיים אינם מפריעים זה לזה; הם רק מתנגשים. אם יורים חלקיקים קלאסיים בקו ישר דרך חריץ, כולם יכו במסך בתבנית באותו גודל וצורה זהה לחריץ. במקום שיש שני חריצים פתוחים, התבנית המתקבלת תהיה פשוט הסכום של שני דפוסי החריץ החד (שני קווים אנכיים). אך שוב ושוב, הניסוי הדגים שקרני האור הקוהרנטיות מתערבות, ויוצרות דפוס של להקות בהירות וכהות על המסך.
עם זאת, הלהקות על המסך תמיד נמצאו נקלטות כאילו היו מורכבות מחלקיקים נפרדים (aka. פוטונים). כדי להפוך את העניין לבלבל עוד יותר, הוצבו מכשירי מדידה כדי לצפות בפוטונים כשהם עוברים דרך החריצים. כאשר זה נעשה, הפוטונים הופיעו בצורת חלקיקים והשפעותיהם על המסך תואמות את החריצים, כתמים זעירים בגודל של חלקיקים המופצים בקווים אנכיים ישרים.
על ידי הצבת מכשיר תצפית במקום, פונקצית הגלים של הפוטונים קרסה והאור התנהג כחלקיקים קלאסיים פעם נוספת! ניתן היה לפתור זאת רק בטענה כי האור מתנהג כחלקיק והן כגל, וכי התבוננות בהם גורמת למגוון האפשרויות ההתנהגותיות להצטמצם עד לנקודה בה התנהגותם הופכת להיות צפויה שוב.
הניסוי הכפול סדק לא רק הוליד את תיאוריית גל החלקיקים של הפוטונים, הוא גם הפך את המדענים למודעים לעולמה המדהים והמבלבל של מכניקת הקוונטים, שם שום דבר לא ניתן לחיזוי, הכל יחסי, והמתבונן כבר אינו נושא פסיבי , אך משתתף פעיל עם הכוח לשנות את התוצאה. להפגנה מונפשת של הניסוי הכפול סדק, לחץ כאן.
כתבנו מאמרים רבים אודות הניסוי הכפול סדק למגזין החלל. הנה דיון בפורום על ניסוי סדק כפול תוצרת בית, והנה מאמר על הדואליות של חלקיקי הגל.
אם תרצה לקבל מידע נוסף על הניסוי הכפול בחריץ, עיין במאמרים אלה מ- Physorg.com ו- Space.com.
הקלטנו גם פרק שלם של אסטרונומיה יצוק שכולל מכניקת הקוונטים. האזינו כאן, פרק 138: מכניקת הקוונטים.
