二重スリット実験

二重スリット

二重スリット

無知だった私を量子力学の世界へ一気に引き込んだ二重スリット実験のまとめ。
私もまだ二週間程度の浅い知識なので、間違いがあるかもしれない。

何これ・・・面白いじゃん!!その気持ちが伝わりますように。

どんな話?

ボールをまっすぐ壁に投げれば壁にぶつかりますね。
それは当たり前の事。物理学の常識です。
この物理学の法則は日常では意識をしてない
分子、原子、電子などのミクロな世界ではどうなるのでしょうか?
物理学の法則が無視されたような世界だったらとしたら・・・?そんな話です。

物理二重スリット実験

スリット(Slit)とは、切れ目、隙間って意味です。

まずは普通のボールで実験してみよう。(わかりやすく野球ボールにしておく)

ボールをひたすら機械に投げさせて
壁にボールのぶつかった場所を見てみると

こうなる。スリットを通った場所に跡が残った。
別に変な場所は無い。
これがボールよりももっともっと小さい粒子
ミクロ世界だとどうなるのだろう?

量子力学の世界

ミクロの世界はとても小さい世界です。顕微鏡で微生物を見るよりも
もっともっと小さい世界。野球ボールの数約億分の1とかそれ以下の世界。
この世の物質は原子の集合体と言われています。
原子には原子核があり、その周りを電子が存在します。
この素粒子の世界が量子力学の世界です。

一重スリット実験

特殊な装置で電子の粒を大量に発射する実験。

ボールの実験と同じようにスリットを通った場所に跡が残る。
ミクロの世界でも物理学の法則は成り立っていた・・・・。
でもスリットが2つに増えると別の結果になる。

二重スリット実験


ここからが面白い。
スリットを2つにして同じように電子の粒を大量に発射する実験を行う。

結果はこうなる

あれれー???縞模様が出来た・・・?
粒なのにどうして??

電子の粒を大量に発射することによって
電子の粒がぶつかり合ってこんな結果になったのかもしれないと思って
1つ1つを発射することによっても同じ結果になる。

これは干渉縞と言って波で行うと同じような模様になる。

二つのスリットから出た波がぶつかり合って
イラストで青い点をつけた部分が広がって壁に付く感じ。

そうか・・・電子が粒ではなく波なのか!!
スリットを抜けた瞬間に波に変化するのか???
観測してみよう・・・。

二重スリット実験の観測

観測機を設置して再び同じ実験をすると・・・?

あれ・・・・?干渉縞が出ない。
電子はやっぱり粒なの? 波じゃないの?

観測機を使わないで実験をすると

この結果になる。

観測機は光を当てて観測をする機械なので
それがなんらかの影響を与えていると考えるしかありません。
2018年4月、まだこの謎が解明されていません。

結論

観測することによって結果が変わる奇妙な実験。
波になったり粒になったり
電子が見られているのを知って動きを変化させてるかのような・・・

この謎に今も科学者が挑んで頭を悩ませています。
これが量子力学の世界

ミクロな物質の集合でこの世界は存在します。
そのミクロな世界はまだ未知の世界です。
この世界はなんなんだろう? ちょっと怖くなってくるね。

面白さが伝われば幸いです。
この実験は有名なので検索すれば面白い動画や
もっと詳しくまとめたページがいっぱい見つかるよ!!