6.3 דואליות גל–חלקיק

דף הבית ／ פרק 6: תחום הקוואנטים

ההתנהגות הגלית של אור וחומר נובעת ממקור משותף. בזמן התפשטותם הם מושכים את ים האנרגיה שסביבם, והטופוגרפיה המקומית של המתח נהפכת למפה גלית קוהרנטית של הים. הפן החלקיקי מופיע כאשר הגלאי חוצה סף סגירה מקומי ומתעד אירוע בדיד אחד.
בקיצור: תנועה מושכת את הים → מפת הים נהפכת לגלית גל → הסף נסגר חלקיק.

I. בסיס תצפיתי

• הצטברות נקודה אחר נקודה. כאשר מחלישים את המקור לרמה של אחד בכל פעם מופיעות על המסך נקודות בודדות.
• שתי חריצים פתוחים והמתנה מספקת. לאחר ריבוי אירועים מתגלות פסי התאבכות בהירים וכהים לסירוגין.
• חריץ יחיד. התבנית מתרחבת אך פסי ההתאבכות נעלמים.
• מחליפים את הגשוש אך התופעה נותרת. פוטונים אפשר להחליף באלקטרונים אטומים נייטרונים ואף מולקולות גדולות. במתקן נקי ויציב הפגיעות מגיעות אחת אחת אך מצטברות לפסים.
• מידע איזה חריץ. סימון המסלול בפי החריץ מעלים את הפסים. בבחירה מותנית שנועדה למחוק את תווית המסלול הפסים חוזרים.
  מסקנה: קריאה יחידנית נקודה היא תוצאת סגירת סף. הפסים משקפים את מפת הים שנבנתה בזמן התפשטות האות.

II. מנגנון יחיד בשלוש חוליות מחוברות

• סף פליטה בצד המקור. רק לאחר חציית הסף המקור משחרר הפרעה אחת סגורה וקוהרנטית. ניסיונות כושלים אינם נספרים.
• הפיכת מפת הים לגלית בזמן ההתפשטות. העצם הנע מושך את ים האנרגיה והופך את טופוגרפיית המתח למפת ים קוהרנטית הכוללת הקלות וקושי במעבר כרכסים ועמקים חזקים וחלשים טקסטורת כיוון המגדירה כיוונים מועדפים ותעלות זיווג ורכסי פאזה ועמקיה היעילים שקובעים חיזוק או דיכוי בעת חיבור רב מסלולי. המפה נאספת בחיבור ליניארי ואת קווי המתאר כותבים גבולות כגון מסכים חריצים עדשות ומפצלי אלומה.
• סגירת סף בצד הגלאי. כאשר המתח המקומי מגיע לערך הסגירה נרשמת פגיעה יחידה נקודה אחת על המסך.
  לסיכום: גל פירושו מפת ים שהפכה לגלית משום שהים נמשך. חלקיק פירושו קריאה סףית נקודתית. אלו שני פנים רצופים של אותו תהליך ואינם ניגודיים.

III. אור וחלקיקי חומר מקור גל משותף אך גרעיני זיווג שונים

• מקור משותף. בפוטונים אלקטרונים אטומים ומולקולות ההתנהגות הגלית נובעת מאותה מפת ים גלית. אין פירוד בין אור כגל וחומר כמשהו אחר.
• גרעיני זיווג שונים. מטען ספין מסה קיטוביות ומבנה פנימי משנים כיצד דוגמים ושוקלים את אותה מפה בדומה לגרעינים או ליבות קונבולוציה שונים. הדבר משנה מעטפת ניגודיות ופירוט עדין אך לא את הסיבה המשותפת שהיא טופוגרפיה שהפכה לגלית.
• קריאה מאוחדת. באור התפשטות מושכת את הים מפת הים הופכת לגלית ומופיעים התאבכות ועקיפה. באלקטרונים אטומים ומולקולות מתרחש אותו הדבר והטקסטורות הפנימיות של השדה הקרוב רק ממדלות את הזיווג מבלי לייצר מקור גל חדש.

IV. קריאה מחודשת של ניסוי שני החריצים המערכת היא דקדוק כתיבת המפה

• שני החריצים חורצים מסלולים. המסך והחריצים כותבים במפה שלפני המסך רכסים תעלות ומעברים.
• מקור הבהיר והכהה. פסים בהירים מופיעים לאורך העברות רציפות ואילו כהים באזורי דיכוי.
• סימון איזה חריץ. מדידה בפי החריץ משכתבת ומחסה את המפה הקוהרנטיות העדינה מתשטשת והפסים נעלמים. מחיקה באמצעות סינון מותנה מחזירה את תת הקבוצה שנשאה טקסטורה עדינה ולכן הפסים שבים.
• בחירה מאוחרת. קובעת מאוחר את כלל המיון הסטטיסטי. אין כתיבה מרחוק מחדש של המפה והסיבתיות נשמרת.
• בניית העוצמה בשפה ישירה. כאשר קיימת קוהרנטיות העוצמה הכוללת היא סכום שני הנתיבים ועוד תרומת קוהרנטיות. בהיעדרה התרומה מתאפסת ונשאר סכום הנתיבים בלבד.

V. שדה קרוב ושדה רחוק וריבוי התקנים הקרנות שונות של אותה מפה

• מן הקרוב אל הרחוק. השדה הקרוב מדגיש גאומטריה וטקסטורת כיוון והשדה הרחוק מדגיש רכסי פאזה ועמקים. אלו הקרנות של אותה מפה בחלונות מרחק שונים.
• אינטרפרומטר מאך–צנדר. שני הזרועות כותבות שתי מפות הנפגשות בפלט והמקטע המפצל השני מחבר אותן מחדש וחושף קוהרנטיות והיסט פאזה.
• ריבוי חריצים או סריג. המפה נעשית עתירת רכסים והמעטפת נקבעת על ידי חריץ יחיד בעוד הפסים העדינים נקבעים בסכימה על פני חריצים רבים.
• רכיבי קיטוב וכיוון. אלו שקולים לכתיבת טקסטורת כיוון על המפה והם יכולים לדכא לסובב או לשקם קוהרנטיות.

VI. תוספות מצד החלקיקים בתוך אותו מסד משותף

• קצב פנימי וטקסטורות שדה קרוב. מבנים פנימיים של אלקטרונים ואטומים יוצרים טקסטורות יציבות בסקאלת השדה הקרוב. הן ננעלות למפה שכתבו החריצים ומשנות את תחומי הסגירה הקלה והקשה של הסף.
• גבול נושא עצמי וקריאה סףית. כל סגירה מסתיימת במקום יחיד ולכן הפגיעות נקודתיות. סטטיסטיקה ממושכת משחזרת את טקסטורת המפה.

VII. דקו-הרמוניזציה ומחיקה הסבר חומרי אחוד

• דקו-הרמוניזציה היא גסות מפה. מדידות חלשות או פיזור מן הסביבה מבצעים מיצוע מקומי על המפה. הקוהרנטיות העדינה דוהה והנראות יורדת.
• מחיקה קוונטית היא ריבוד מותנה. אין כתיבה מחדש של העבר. בעזרת קיבוץ מותנה מחלצים מן המפה המעורבת את השכבה ששמרה קוהרנטיות.
• מדדים נצפים. הנראות פוחתת עם לחץ טמפרטורה הפרשי מסלול גודל העצם וחלון הזמן. טכניקות של הדהוד או ניתוק זיווג יכולות להשיב חלק מן הקוהרנטיות.

VIII. קריאה בארבעה ממדים מישור דימו קיטוב זמן וספקטרום

• מישור הדימו. סטיית אלומה וניגודיות הפסים מציירות את פרטי הגאומטריה והכיוון של המפה.
• קיטוב. רצועות קיטוב ממפות ישירות טקסטורות של כיוון וסחרור.
• זמן. לאחר תיקון פיזור צבע אם נותרות מדרגות משותפות או מעטפות הדהוד הדבר מעיד שהמפה עברה מחזור לחיצה וחזרה אלסטית. בהופעה ראשונה אפשר לכנות זאת חלון קוהרנטיות במסגרת תורת סיבי האנרגיה ולאחר מכן להשתמש בשם תורת סיבי האנרגיה בלבד.
• ספקטרום. התרוממות בתחום רך יחד עם פסגות צרות והיסטים זעירים מגלים כיצד הגבולות מעבדים מחדש את אותה מפה בחלונות אנרגיה שונים.

IX. הצלבה עם מכניקת הקוונטים

• מקור הגלים. מכניקת הקוונטים מחשבת סופרפוזיציה של משרעות הסתברות. כאן הדבר מתגשם כעת תנועה מושכת את הים והמפה נהפכת לגלית.
• מדוע חלקיקים בדידים. במכניקת הקוונטים הסבר מבוסס על ספיגה ופליטה בכימות. כאן הבדידות נובעת משרשרת ספים פליטה התפשטות וקליטה היוצרת סגירה אחת בכל פעם.
• פסי שני חריצים. התפלגויות התדירות והחזויים האינסטרומנטליים תואמים בשני התיאורים. המסגרת הנוכחית מוסיפה את מדוע המבוסס על מבנה תווך וסף.

X. חיזויים בני אימות

• מיקרו-מבנים כיראליים בשפות החריצים. טקסטורת כיוון כיראלית ההפיכה בשפה מזיזה את מרכזי הפסים בלי לשנות אורך מסלול גאומטרי. באלקטרון לעומת פוזיטרון סימן ההיסט מתהפך כמראה.
• מודולציה באמצעות מפל מתח. החדרת מפל מתח נשלט בין החריצים כגון מערך מיקרו מסות או שדה חלל משנה באופן ליניארי וחישובי את ריווח הפסים ואת נראותם.
• שחזור מותנה בעזרת תנע זוויתי מסלולי. שימוש בגשושים הנושאים תנע כזה יחד עם ספירה מותנית מאפשר לשחזר או לסובב את כיווניות הפסים בלי לשנות גאומטריה.
• ליבת גסות של דקו-הרמוניזציה. הנראות דועכת לפי ליבה אינטגרבילית כאשר משנים צפיפות פיזור. צורת הליבה תלויה בטקסטורת הכיוון ובחלון האנרגיה.
• היפוך קוטביות בזנבות מסדר גבוה. כאשר גבולות הכיוון מותאמים אמפליטודה וסימן הזנבות באלקטרון ובפוזיטרון מתהפכים כמראה דבר המשקף הבדלי זיווג בשדה הקרוב.

XI. שאלות נפוצות

• מדוע אור וחלקיקים מפגינים גלים. משום שבמהלך ההתפשטות הם מושכים את ים האנרגיה וממירים את טופוגרפיית המתח למפת ים גלית. הפסים הם הדמיה של מפה זו.
• האם לחלקיקים יש גל מסוג אחר. לא. המקור משותף. המבנה הפנימי משנה רק את משקל הזיווג למפה.
• כיצד מדידה הורסת את הפסים. מדידה ליד החריצים או לאורך המסלולים משכתבת ומגסה את המפה ולכן חותכת את תרומת הקוהרנטיות.
• כיצד מחיקה מחזירה את הפסים. בעזרת בחירה מותנית של תת קבוצה ששמרה טקסטורה עדינה. העבר אינו נכתב מחדש.
• האם קיימת השפעה מיידית מרחוק. לא. רענון המפה מכבד גבולות התפשטות מקומיים. התאמה מרחוק היא תוצאה סטטיסטית של התקיימות תנאים זהים בעת ובעונה אחת.

XII. לסיכום

הפן הגלי של אור וחומר נובע ממקור אחד. תנועה מושכת את הים ומגלעת את טופוגרפיית המתח. הפן החלקיקי נובע מקריאה סףית נקודתית בגלאי. גל וחלקיק אינם ישויות נפרדות אלא שני פנים רצופים של אותו תהליך. מפת הים מנווטת והסף רושם.