Ánh sáng là một hạt hay sóng? Cơ học cơ bản nào chi phối hành vi của nó? Và quan trọng nhất, hành động quan sát đơn thuần có làm thay đổi hành vi này không? Đây là nhà vật lý lượng tử câu hỏi hóc búa đã gây hoang mang trong nhiều thế kỷ, kể từ khi cơ học sóng photon được lý thuyết hóa và thí nghiệm Double Slit lần đầu tiên được tiến hành.
Còn được gọi là thí nghiệm Young, điều này liên quan đến các chùm hạt hoặc sóng kết hợp đi qua hai khe có khoảng cách gần nhau, mục đích của nó là để đo các tác động dẫn đến trên một màn hình phía sau chúng. Trong cơ học lượng tử, thí nghiệm khe đôi đã chứng minh tính không thể tách rời của sóng và hạt tự nhiên của ánh sáng và các hạt lượng tử khác.
Thí nghiệm Double Slit được Thomas Young thực hiện lần đầu tiên vào năm 1803, mặc dù Sir Isaac Newton được cho là đã thực hiện một thí nghiệm tương tự trong thời gian của mình. Trong các thí nghiệm ban đầu, Newton chiếu ánh sáng lên một sợi tóc nhỏ, trong khi Young sử dụng một lá bài với một vết cắt vào nó. Gần đây, các nhà khoa học đã sử dụng một nguồn sáng điểm để chiếu sáng một tấm mỏng với hai khe song song và ánh sáng truyền qua các khe chiếu vào một màn hình phía sau chúng.
Dựa vào lý thuyết hạt cổ điển, kết quả của thí nghiệm nên tương ứng với các khe, các tác động trên màn hình xuất hiện theo hai đường thẳng đứng. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp. Kết quả cho thấy trong nhiều trường hợp, một mô hình nhiễu, một điều chỉ có thể xảy ra nếu các dạng sóng có liên quan.
Các hạt cổ điển không can thiệp lẫn nhau; họ chỉ va chạm. Nếu các hạt cổ điển được bắn theo một đường thẳng qua một khe, tất cả chúng sẽ tấn công màn hình theo một mẫu có cùng kích thước và hình dạng với khe. Khi có hai khe hở, mẫu kết quả sẽ đơn giản là tổng của hai mẫu khe đơn (hai đường thẳng đứng). Nhưng hết lần này đến lần khác, thí nghiệm đã chứng minh rằng các chùm ánh sáng kết hợp đang giao thoa với nhau, tạo ra một mô hình các dải sáng và tối trên màn hình.
Tuy nhiên, các dải trên màn hình luôn được tìm thấy bị hấp thụ như thể nó bao gồm các hạt rời rạc (hay còn gọi là photon). Để làm cho vấn đề trở nên khó hiểu hơn nữa, các thiết bị đo đã được đặt để quan sát các photon khi chúng đi qua các khe. Khi điều này được thực hiện, các photon xuất hiện dưới dạng các hạt và tác động của chúng lên màn hình tương ứng với các khe, các đốm nhỏ có kích thước hạt phân bố theo các đường thẳng đứng.
Bằng cách đặt một thiết bị quan sát tại chỗ, chức năng sóng của các photon bị sụp đổ và ánh sáng hoạt động như các hạt cổ điển một lần nữa! Điều này chỉ có thể được giải quyết bằng cách tuyên bố rằng ánh sáng hành xử như cả hạt và sóng và việc quan sát chúng khiến phạm vi khả năng hành vi bị thu hẹp đến mức hành vi của chúng trở nên có thể dự đoán được một lần nữa.
Thí nghiệm Double Slit không chỉ làm phát sinh lý thuyết photon sóng hạt, nó còn khiến các nhà khoa học nhận thức được thế giới khó hiểu, khó hiểu của cơ học lượng tử, nơi không có gì có thể dự đoán được, mọi thứ đều tương đối và người quan sát không còn là chủ thể thụ động , nhưng một người tham gia tích cực với sức mạnh để thay đổi kết quả. Đối với một cuộc biểu tình hoạt hình của thí nghiệm Double Slit, bấm vào đây.
Chúng tôi đã viết nhiều bài viết về Thí nghiệm Double Slit cho Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, một cuộc thảo luận diễn đàn về một thí nghiệm khe đôi tự làm tại nhà, và ở đây, một bài viết về tính đối ngẫu của hạt sóng.
Nếu bạn thích thêm thông tin về thí nghiệm khe đôi, hãy xem các bài viết này từ Physorg.com và Space.com.
Chúng tôi cũng đã ghi lại toàn bộ tập phim Thiên văn học đúc tất cả về Cơ học lượng tử. Nghe ở đây, Tập 138: Cơ học lượng tử.
