Таємничі квантові ефекти, що спостерігаються за допомогою нейтронів
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe57.4.469Ключові слова:
-Анотація
За допомогою нейтронів можна спостерігати явища інтерференції за участю однієї частинки, і "переплутування ступеней вільності", тобто контекстуальність, може бути перевірено і використано експериментально. Переплутування двох фотонів чи атомів являє ситуацію, додаткову до дифракції одного фотона, нейтрона чи атома на двох щілинах. У цьому сенсі нейтрони є хорошим інструментом для перевірки квантової механіки, оскільки вони мають масу, взаємодіють з електромагнітними полями завдяки своєму магнітному моменту, беруть участь у всіх основних взаємодіях, а також чутливі до топологічних ефектів. Можна спостерігати 4π-симетрію спінорних хвильових функцій, суперпозицію спінів і інші топологічні ефекти як цікаві внутрішні особливості квантової фізики. У роботі обговорено відповідні експерименти. Показано, що експерименти з
детерміністичною чи стохастичною частковою абсорбцією можуть бути описані нерівностями типу нерівностей Белла. Нещодавні експерименти
з інтерференцією нейтронів на основі методів пост-відбору дозволяють обговорити квантову нелокальність і квантовий процес вимірювання.
Показано, що явища інтерференції можуть проявлятися навіть коли загальна інтерференційна картина втрачає контрастність. Це свідчить
про зв'язки, які зберігаються у фазовому просторі навіть у випадку просторово розділених ситуацій типу парадокса з "котом Шредінгера". Ці стани вельми недовговічні і надзвичайно чутливі до будь-яких флуктуацій і процесів, які приводять до декогерентності. Більш тонкі квантові експерименти показують також, що повне відновлення квантових етапів поза об'ємом з взаємодією стає у принципі неможливим.
Посилання
H. Maier-Leibnitz and T. Springer, Z. Physik 167, 386 (1962).
https://doi.org/10.1007/BF01378119
H. Rauch, W. Treimer, and U. Bonse, Phys. Lett. A 47, 369 (1974).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(74)90132-7
F. Mezei, Z. Physik 25, 146 (1972).
https://doi.org/10.2307/841359
A.I. Ioffe, V.S. Zabiyankan, and G.M. Drabkin, Phys. Lett. 111, 373 (1985).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(85)90373-1
H. Rauch and S.A. Werner, Neutron Interferometry (Clarendon Press, Oxford, 2000).
U. Bonse, and M. Hart, Appl. Phys. Lett. 6, 155 (1965).
https://doi.org/10.1063/1.1754212
W. Bauspiess, U. Bonse, and W. Graeff, J. Appl. Cryst. 9, 68 (1976).
https://doi.org/10.1107/S0021889876010662
H. Rauch and D. Petrascheck, in Neutron Diffraction, edited by H. Dachs, (Springer, Berlin, 1978), p. 303.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-81236-1_9
M.L. Goldberger and F. Seitz, Phys. Rev. 71, 294 (1947).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.71.294
V.F. Sears, Neutron Optics (Oxford Univ. Press, 1989).
R.P. Feynman, R.B. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics (Addison-Wesley, New York, 1965), Vol. III.
https://doi.org/10.1119/1.1972241
R.J. Glauber, Phys. Rev. 130, 2529; 131, 2766 (1963).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.130.2529
L. Mandel and E. Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1995).
https://doi.org/10.1017/CBO9781139644105
H. Rauch, H. Wlwitsch, H. Kaiser, R. Clothier, and S.A. Werner, Phys. Rev. A 53, 902 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.53.902
R. Colella, A.W. Overhauser, and S.A. Werner, Phys. Rev. Lett. 34, 1472 (1975).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.34.1472
S.A. Werner, J.L. Staudenmann, and R. Colella, Phys. Rev. Lett. 42, 1103 (1979).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.42.1103
J.L. Staudenmann, S.A. Werner, R. Colella, and A.W. Overhauser, Phys. Rev. A 21, 1419 (1980).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.21.1419
D.M. Greenberger, Rev. Mod. Phys. 55, 875 (1983).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.55.875
U. Bonse and T. Wroblewski, Phys. Rev. Lett. 51, 1401 (1983).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.1401
M.A. Horne, A. Zeilinger, A.G. Klein, and G.I. Opat, Phys. Rev. A 28, 1 (1983).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.28.1
A.G. Klein, G.I. Opat, A. Cimmino, A. Zeilinger, W. Treimer, and R. Gähler, Phys. Rev. Lett. 46, 1551 (1981).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.46.1551
H. Rauch, A. Zeilinger, G. Badurek, A. Wilfing, W. Bauspiess, and U. Bonse, Phys. Lett. A 54, 425 (1975).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(75)90798-7
S.A. Werner, R. Colella, A.W. Overhauser, and C.F. Eagen, Phys. Rev. Lett. 35, 1053 (1975).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.35.1053
E.P. Wigner, Am. J. Phys. 31, 6 (1963).
https://doi.org/10.1119/1.1934007
J. Summhammer, G. Badurek, H. Rauch, U. Kischko, and A. Zeilinger, Phys. Rev. A 27, 2523 (1983).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.27.2523
G.M. Drabkin and R.A. Zhitnikov, Sov. Phys. JETP 11, 729 (1960).
B. Alefeld, G. Badurek, and H. Rauch, Z. Phys. B 41, 231 (1981).
https://doi.org/10.1007/BF01294428
G. Badurek, H. Rauch, and J. Summhammer, Phys. Rev. Lett. 51, 1015 (1983).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.1015
J. Summhammer, K.A. Hamacher, H. Kaiser, H. Weinfurter, D.L. Jacobson, and S.A. Werner, Phys. Rev. Lett. 75, 3206 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.3206
G. Badurek, H. Rauch, and D. Tuppinger, Phys. Rev. A 34, 2600 (1986).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.34.2600
B.D. Josephson, Rev. Mod. Phys. 46, 251 (1974).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.46.251
J. Summhammer, H. Rauch, and D. Tuppinger, Phys. Rev. A 36, 4447 (1987).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.36.4447
H. Rauch, J. Summhammer, M. Zawisky, and E. Jericha, Phys. Rev. A 42, 3726 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.42.3726
M. Namiki and S. Pascazio, Phys. Lett. A 147, 430 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90600-S
J. Bell, Physics 1, 195 (1965).
H. Rauch and J. Summhammer, Phys. Rev. 46, 7284 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.46.7284
W.K. Wooters and W.H. Zurek, Phys. Rev. D 19, 473 (1979).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.19.473
G. Jaeger, A. Shimony, and L. Vaidman, Phys. Rev. A 51, 54 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.51.54
B.-G. Englert, Phys. Rev. Lett. 77, 2154 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.2154
H. Rauch, Phys. Lett. A 173, 240 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90270-A
D.L. Jacobson, S.A. Werner, and H. Rauch, Phys. Rev. A 49, 3196 (1994).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.49.3196
M. Zawisky, H. Rauch, and Y. Hasegawa, Phys. Rev. A 50, 5000 (1994).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.50.5000
M. Heinrich, D. Petrascheck, and H. Rauch, Z. Physik B 72, 357 (1988).
https://doi.org/10.1007/BF01312822
W. Schleich and J.A. Wheeler, Nature 326, 574 (1987).
https://doi.org/10.1038/326574a0
A. Legett, in Proc. Int. Symp. on Found. Quantum Mechanics, edited by S. Kamefuchi (Phys. Soc. Japan, Tokyo, 1984), p. 74.
W. Schleich and M. Pernigo, and Fam Le Kien, Phys. Rev. A 44, 2172 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.44.2172
D.F. Walls and G.J. Milburn, Phys. Rev. A 31, 2403 (1985).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.31.2403
H. Zurek, Physics Today, Oct. 1991, p. 36.
https://doi.org/10.1063/1.881293
P. Blanchard and A. Jadczyk, Phys. Lett. A 175, 157 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90818-K
V. Buzek, C.H. Keitel, and P.L. Knight, Phys. Rev. A 51, 2594 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.51.2594
D.F. Walls, Nature 306, 141 (1983).
https://doi.org/10.1038/306141a0
R. Loudon and P.L. Knight, J. Mod. Opt. 34, 709 (1987).
https://doi.org/10.1080/09500348714550721
J. Jansky and A.V. Vinogradov, Phys. Rev. Lett. 64, 2771 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.64.2771
E. Wolf, Phys. Rev. Lett. 63, 2220 (1989).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.2220
R. Clothier, H. Kaiser, S.A. Werner, H. Rauch, and H. Wölwitsch, Phys. Rev. A 44, 5357 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.44.5357
H. Rauch, J. Phys.: Conf. Series 36, 164 (2006).
https://doi.org/10.1088/1742-6596/36/1/025
H. Rauch, Phys. Scr. T 135, 014027 (2009)
https://doi.org/10.1088/0031-8949/2009/T135/014027
S. Pancharatram, Proc. Indian Acad. Sci. A 44, 247 (1956).
https://doi.org/10.1007/BF03046050
M.V. Berry, Proc. Royal Soc. London A 392, 45 (1984).
https://doi.org/10.1098/rspa.1984.0023
Y. Aharonov and J. Anandan, Phys. Rev. Lett. 58, 1593 (1987).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.58.1593
A.G. Wagh, V.C. Rakhecha, J. Summhammer, G. Badurek, H. Weinfurter, B.M. Allman, H. Kaiser, K. Hamacher, D.L. Jacobson, and S.A. Werner, Phys. Rev. Lett. 78, 755 (1997).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.755
B.E. Allman, A. Cimmino, A.G. Klein, G.I. Opat, H. Kaiser, and S.A. Werner, Phys. Rev. Lett. 68, 2409 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.2409
A. Cimmino, G.I. Opat, A.G. Klein, H. Kaiser, S.A. Werner, M. Arif, and R. Clothier, Phys. Rev. Lett. 68, 380 (1989).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.380
S. Filipp, J. Klepp, Y. Hasegawa, C. Plonka-Spehr, U. Schmidt, P. Geltenbort, and H. Rauch, Phys. Rev. Lett. 102, 030404 (2009)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.030404
J. Samuel and R. Bhandari, Phys. Rev. Lett. 60, 2339 (1988).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.2339
S. Basu, S. Bandyopadhyay, G. Kar, and D. Home, Phys. Lett. A 270, 281 (2001).
Y. Hasegawa, R. Loidl, G. Badurek, M. Baron, and H. Rauch, Nature 425, 46 (2002).
https://doi.org/10.1143/JPSJS.72SC.46
S. Filipp, Y. Hasegawa, R. Loidl, and H. Rauch, Phys. Rev. A 72, 021602 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.72.021602
G. DeChiara and G.M. Palma, Phys. Rev. Lett. 91, 090404 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.090404
A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, Phys. Rev. 47, 777 (1935).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.777
D.M. Greenberger, M.A. Horne, and A. Zeilinger, in Bell's Theorem, Quantum Theory and Conceptions of the Universe, edited by M. Kafatos (Kluwer, Dordrecht, 1989), p. 69.
https://doi.org/10.1007/978-94-017-0849-4_10
S.J. Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1987).
A. Aspect, P. Grangier, and G. Roger, Phys. Rev. Lett. 49, 91 (1982).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.91
Z.Y. Ou and L. Mandel, Phys. Rev. Lett. 61, 50 (1988).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.50
G. Weihs, T. Jennewein, C. Simon, H. Weinfurter, and A. Zeilinger, Phys. Rev. Lett. 81, 5039 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.5039
X.Y. Zou, T.P. Grayson, and L. Mandel, Phys. Rev. Lett. 69, 3041 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.3041
H. Bartosik, J. Klepp, C. Schmitzer, S. Sponar, A. Cabello, H. Rauch, and Y. Hasegawa, Phys. Rev. Lett. 103, 040403 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.040403
S. Kochen and F.P. Specker, J. Math. Mech. 17, 59 (1967).
https://doi.org/10.1512/iumj.1968.17.17004
D. Mermin, Phys. Rev. Lett. 65, 1838 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.1838
Y. Hasegawa, R. Loidl, G. Badurek, M. Baron, and H. Rauch, Phys. Rev. Lett. 97, 230401 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.230401
C. Simon, M. Zukovski, H. Weinfurter, and A. Zeilinger, Phys. Rev. Lett. 85, 1783 (2000).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.1783
C. Cinelli, M. Barbieri, P. Mataloni, and F. De Martini, Phys. Rev. Lett. 95, 240405 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.240405
A. Cabello, S. Filipp, H. Rauch, and Y. Hasegawa, Phys. Rev. Lett. 100, 130404 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.130404
S. Sponar, J. Klepp, R. Loidl, S. Filipp, G. Badurek, and H. Rauch, Phys. Rev. A 78, 061604 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.78.061604
T.M. Nieuwenhuizen, Found. Phys. 41, 580 (2011).
https://doi.org/10.1007/s10701-010-9461-z
H.A. Lorentz, Theorie der Strahlung (Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1927).
I. Prigogine, in Proc. Ecol. Phys. Chem., Siena (Elsevier, Amsterdam, 1991), p. 8.
F. Haag, Comm. Math. Phys. 123, 245 (1990).
https://doi.org/10.1007/BF02278010
N. Komo, K. Machida, M. Namiki, and S. Pascazio, Phys. Rev. A 54, 1064 (1996).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
