….Почему  юный падаван Ури выбрал в качестве «доказательства» проведения эксперимента по «дифракции электрона в двух щелях»  описание именно «японского» варианта эксперимента по дифракции слабых  электронных пучков в электростатической Бипризме» 1988 года?

Чем объясняется такой выбор?

Ведь,  Япония далеко не лидер в  «большой физике».

Ведь, такие эксперименты выполнялись десятками задолго до Тономуры-сан?

Взять хоть эксперимент отечественных яйцеголовых 50-летней давности  ( http://sapiensamne.narod.ru/Milutin.pdf )?

Отличное описание.

В  чем же дело?

Зачем Ури так мучался?

Ответ – очевиден!

- Ури хотел доставить удовольствие Алексу!

Именно в описании «японской дифракции» японские самураи  честно указывают (см «Введение» ниже…), что не станут проводить  «дифракцию электрона в щелях», а будут проводить Дифракцию электронного пучка на Электростатической Бипризме.

В остальных описаниях подобных экспериментов более искушенные, и изворотливые авторы избегают  столь бесхитростных, и прямых признаний подмены..

 Ниже я привожу текст статьи  японских физиков (существенную, относящуюся к делу часть) с собственным «подстрочным» переводом.

А, чтобы у тебя, читатель, не возникало сомнений в адекватности моего перевода статьи японских авторов, вот здесь (http://sapiensamne.narod.ru/Tonomura.pdf ) ты найдешь оригинал.

 

 

I.                     INTRODUCTION

The two-slit interference experiment with electrons is frequently discussed in textbooks on quantum mechanics, and is referred to as "impossible absolutely impossible to explain in any classical way, and has in H the heart of quan­tum mechanics." In this experiment (see Fig. 1), electrons incident on a wall with two slits pass through the slits and are detected one by one on a screen behind them. Accu­mulation of successive single electrons detected at the screen builds up an interference pattern. According to the interpretation in quantum mechanics, a single electron can pass through both of the slits in a wave form called "proba­bility amplitude" when the uncertainty Of the electron po­sition in the wall plane covers the two slits, and when no observation is made of the electron at either one of the slits. The electron is then detected as a particle at a point some­where on the screen according to the probability distribu­tion of the interference pattern. However, if the electron is caught when passing through the slits, it takes place at ei­ther one of the two slits, never both, and the probability distribution on the screen will be completely different,

Although in textbooks this experiment is talked about as

a matter of fact, "this experiment has never been done in just this way, since the apparatus would have to be made on an impossibly small scale," as Feynman points out.'

 

How­ever, this is not necessarily true.

 

…Действительно? - Зачем?... (Alex)…

 

The present experiment aims at realizing the two-slit thought experiment for electrons in the form of biprism interference

 

….Представленный эксперимент имеет целью реализовать взрыв Мерседеса SL, в виде поджога деревянного сортира…(Alex)…

 

 

I.                    ВВЕДЕНИЕ

 

Эксперимент по интерференции электронов в двух щелях частенько обсуждается в учебниках по квантовой механике.

Результаты таких «экспериментов» упоминаются не иначе, как "абсолютно необъяснимые с позиций классической механики,  и имеющие объяснение исключительно в терминах механики квантовой".

В этом «эксперименте» (см. рис. 1), электроны (один за другим) врезаются в препятствие с двумя Щелями, проходят сквозь них, и обнаруживаются один за другим на экране позади препятствия. Накопление последовательных единичных электронов, обнаруженных на экране создает интерференционную картину.

Согласно квантовомеханической интерпретации, каждый отдельный электрон проходит через обе Щели в форме «Волны вероятности».

Считается, что при равной вероятности появления Электронов перед щелями, распределения зарегистрированных электронов-волн, и электронов-частиц на экране за препятствием, будут кардинально  отличаться.

И что,  электрон-волна не обязательно будет обнаружен за одной из щелей, как в том случае, если Электрон – частица.

Хотя в учебниках об этом эксперименте говорят как

Невыполнимом (мысленном):

"Эксперимент, реализующий именно такой путь, никогда не будет проведен, хотя бы потому уже, что невозможно изготовить аппаратуру столь «мелкого масштаба»»,  - указывает Фейнман.

Однако, это не необходимо.

Представляемый  эксперимент имеет целью реализовать «Эксперимент про электрон в двух щелях»,  в виде интерференции электронного пучка на «электронной Бипризме»….

 

 

III.        EXPERIMENTS

 

Experiments were carried out using an electron microscope equipped with an electron biprism

and a position-sensitive electron-counting system.

 

…Ни слова про «щели»…(Alex)…

 

Coherent electron waves from a sharp field-emission were, after collimation. sent to an electron biprism.

 

…Обратите внимание, читатель, электронная пушка с холодным катодом испускает «когерентные электронные волны»…первый и последний раз…(Alex)…

 

 The biprism interference pattern was enlarged by the electron lenses and the single-electron buildup of the interference pattern was observed in time sequence on the TV monitor of a two-dimensional position-sensitive electron-counting system, which was connected to a storage memory.

 Elec­trons could be detected one by one, since the detection effi­ciency was approximately 100% and the detection error was less than 1%,

 

…Ой!  «Когерентные электронные волны куда-то девались!», сенсоры уже принимают обычные Электроны! Вот, оказывается, как проявляет себя дуализьм»…(Alex)…

 

The detailed experimental arrangement is shown in Fig. 3,

 

 

….Найдите десять отличий от ( http://sapiensamne.narod.ru/Milutin.pdf )    ….(Alex)…

.

 Electrons are emitted from a field-emission tip by .an applied electrostatic potential  3 — 5 kV, and then ac­celerated to the anode of potential V_Q = 50 kV. The elec­tron beam accelerated to V₍₎ is associated with a wave of wavelength…

 

….«Когерентные электронные волны из первого абзаца Описания забыты окончательно»?!»…(Alex)…

.

which, in the present case, is 0.054 A.

The total emission: current is intentionally limited to ~ 1 µA,  only 10^-4 of which passes through the anodes. The electrons are fo­cused through the condenser lens into fine probe P_t, and approximately 12 mm in diameter and the enlarged fringe spacing is 1.4 mm.

Electrons are detected by a two-dimensional position-sensitive electron-counting system, which is schematically illustrated in Fig. 4. This system is a combination of a flu­orescent film and the photon-counting image acquisition system (PIAS) produced by Hamamatsu Photonics K.K.

 

…Так вот из-за чего весь «сыр-бор»!

 

Пикантная подробность!

Нигде в описании эксперимента не упоминаются параметры «Бипризмы»!

Действительно, зачем напоминать читателю,  ширина «щелевого просвета» в общей сложности составляет чуть не полсантиметра……(Alex)…

 

 We paid special attention to suppressing both counting loss and detection noise to less than 1 %. When a 50 kV electron hits the fluorescent film, approximately 500 photons are produced from the spot. The photons excite the photo cath­ode through the fiber plate and photo electrons are pro­duced. They are accelerated to 3 kV through the electro­static lens and the point image of electrons is formed at the upper surface of the multichannel plate (MCP). The num­ber of electrons multiplied there and the position is then measured by the position sensor. The signal of the electron arrival at each channel is transferred to the storage mem­ory and the accumulated electron image is displayed on the TV monitor.

The experiment was performed at the electron arrival rate of approximately 10³ electrons/s in the whole field of view so that the interference fringes could be formed in a reasonable time. Say, 20 min. The distance from the source to the screen is 1,5 m, while the average interval of succes­sive electrons is 150 km.

In addition, the length of the elec­tron wave packet is as short as ~ 1 /µm.

Therefore, there is very little chance for two electrons to be present simulta­neously between the source and the detector, and much less chance for two wave packets to overlap…

 

…An example of the buildup process of the interference pattern is shown in Fig. 5 in the form of a time series of photographs. The photographs were taken from single frames in a TV display. Electrons were detected one by one, and the total number of accumulated electrons increases with time. At first, electrons appear to be distributed quite at random. A dim figure of the biprism fringes begins to emerge in Fig. 5(c). The fringes can finally be clearly ob­served in Fig. 5{e), where the total number of electrons is approximately 70 000, i.e., 14 000 electrons per fringe.

 

…Ну вот, читатель, авторы эксперимента, признают, что на фотографиях НЕ результат «интерференции ЭЛЕКТРОНА-С-САМИМ-СОБОЙ», но - картина распределения попаданий в экран 70 000 отдельных электронов, прошедших через «Бипризму» за 20 минут …(Alex)…

.

 

These results unambiguously demonstrate the wave-particle duality of electrons. On the one hand, a single elec­tron passes through the two slits as a wave and forms a probability interference pattern; electron-electron interac­tion plays ho role in this process since the subsequent electron is not even produced from the cathode till long after-; the preceding electron is detected. At the detector, on the other hand, an electron is observed as a localized particle. We, must conclude that a certain position on the screen is_: selected, onto which the electron, wave-function collapses The position cannot be predicted, but occurs in the proba-bilistic way dictated by the probability amplitude.

A series of Similar experiments was carried out for differ­ent electron intensities ranging from 5000 to 200 electrons/-/ s, The contrast of the fringes obtained remains- the same within experimental error of 10%. At the smaller intensity. the error often became large due to the long exposure time, since the error originates mainly from the drift of the prism filament.

 

…Ты спросишь, друг мой, «Какое отношение имеет картинка с полосами» к доказательствам  «волновой природы» Электрона? Ведь, во время профилактики на телецентре, телевизор тоже Полосы показывает?!

Отвечу.

- Никакой связи нет.

- Авторы честно отрабатывали зарплату, эффективно,  и недорого осваивали деньги спонсоров.

 

 

III.        ЭКСПЕРИМЕНТ

 

Для эксперимента используется  электронный микроскоп, оборудованный  Электростатической Бипризмой, и Двумерным Сенсором, чувствительным к Электронам, и их пространственному расположению.

Когерентные электронные волны, испущенные электронной пушкой, после коллимации, попадают на «Электронную Бипризму».

Интерференционная «картинка», полученная на Бипризме, увеличивается электронными «линзами», и формирует окончательную Интерференционную картину, которая считывается Двумерным Сенсором, запоминается в специальном запоминающем устройстве,  и воспроизводится на телевизионном Мониторе

 

Сенсор позволяет обнаруживать «прибывающие» друг-за-другом Электроны,  с эффективностью, около 100 %, и погрешностью менее 1 %.

 

Детальная схема установки приведена на рис. 3,

….

Электроны испускаются холодно-катодной электронной пушкой, при  напряжении  3 — 5 кВ, и затем, ускорялся к аноду с потенциалом примерно Uq = 50 кВ.

Электронный пучок, ускоренный до V_{() ,} ассоциируется с «волной», в представленном случае,  длиной, примерно 0.054 A.

Полный ток эмиссии ограничен ~ 1 µA,

Но, только 10^-4 из испущенных электронов  проходит через ускоряющие аноды.

Электроны пучка фокусируются электронной линзой - конденсором в тонкий «жгут»-зонд, приблизительно 12 мм в диаметре с краевым расхождением, примерно 1.4 мм.

Электроны регистрируются двумерной, чувствительной к положению, считающей электрон системой, которая схематично представлена на рис. 4.

Система - комбинация флуоресцентного экрана, и сверхчувствительного имидж-сенсора (PIAS), производства Hamamatsu Photonics K.K.

Особое внимание уделено подавлению шума и доведения погрешности обнаружения до уровня меньше чем 1 %.

Электрон энергией  50 кВ, при поглощении флуоресцентным экраном «выбивает» из него приблизительно 500 фотонов составляющих «пятно» на экране.

Испущенные пятном экрана Фотоны возбуждают фотокатод, «выбивая из него «фото-электроны», которые ускоряются напряжением 3 кВ проходя через электростатическую линзу, далее, ускоренные фото-электроны попадают на поверхность многоканальной (много-ячеистой) матрицы (MCP).

Число регистраций электронов усиливается  в ячейках MCP,

Сигнал о «приеме» каждого электрона из каждого канала запоминается в «памяти хранения».

Накопленное в «памяти хранения» электронное «изображение» воспроизводится  на телевизионном мониторе.

Эксперимент производился со средней интенсивностью потока электронов, приблизительно 10³ электрона/сек, чтобы различимые  границы интерференционных полос  формировались в разумное время, скажем, -  за 20 минут

Расстояние из источника до экрана - 1,5 м, в то время как, средний интервал между электронами  - 150 км.

Длина электронного «пакета волны» ~ 1/µm.

Это обеспечивает исчезающее малую вероятность присутствия двух  электронов между источником (электронной пушкой) и датчиком (экраном), и еще меньшую вероятность для «пакетов волны»,  чтобы «наложиться» друг на друга…

 

… Пример процесса «накопления» интерференционной картинки показан на рис. 5 в виде временной последовательности фотографий.

Каждая фотография -  снимок единственного кадра телевизионного изображения картинки на мониторе. Видно, что электроны регистрировались один за другим, и их общее количество со временем нарастает.

Сначала, метки, кажутся, распределены равномерно случайно. Различимые края полос начинают проявляться на рис. 5(с). И, наконец, полосы отчетливо различимы  рис. 5(e), где общее количество электронов - приблизительно 70 000, то есть, 14 000 электронов на полосу.

Эти результаты однозначно демонстрируют корпускулярно-волновой дуализм электронов. С одной стороны, единственный электрон проходит через эти два разреза как волна, и формирует интерференционную картинку распределения  вероятности.

Взаимодействие электрона с самим собой имеет место в этом случае, так как каждый последующий электрон еще долго не покидает катод, после того, как  предыдущий электрон обнаружен датчиком.

С другой стороны, электрон - частица.

Из этого мы должны заключить, что конкретное место попадания электрона - «волновой-функции», в матрицу сенсора, не может быть предопределено, но является вероятностным, продиктованным «амплитудой вероятности» электрона.

Эксперимент повторялся для электронных пучков различной интенсивности, в пределах от 5000 до 200 электронов/сек.

Различимость границ интерференционных полос остается в пределах экспериментальной ошибки 10 %.

При меньшей интенсивности потока, погрешность возрастает из-за слишком большого времени экспозиции, поскольку основной причиной погрешности является  дрейф нити Электронной  Бипризмы…

 

 

 

Продолжение будет.

Я объясню, почему получаются полосы на датчиках-экранах в экспериментах с «Бипризмами», и тонкими Пленками….(Alex)