Yeni Soru Sor
Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Sorulara Dön
Anonim
Anonim Üye
4

Süperpozisyonun olasılıkçı doğasını ispatlayan Stern-Gerlach Deneyi'nde kullanılan aynalar, elektronların spinini değiştirir mi?

Olaya felsefi bir örnek vermek gerekirse çok hızlı bir dönüş ve hızla bir engele çarpan futbol topu çarpma esnasında dönüş hızının tersine moment almaz mı? Futbolda topa falso vermenin temeli budur topun altına girip uzun paslar yapmak, top yere değdiğinde hızı yavaşlasın diye yapılır. Elektron aynaya çarpıp yönlenince spini değişmez mi?
558 görüntülenme
Süperpozisyonun olasılıkçı doğasını ispatlayan Stern-Gerlach Deneyi'nde kullanılan aynalar, elektronların spinini değiştirir mi?
Süperpozisyonun olasılıkçı doğasını ispatlayan Stern-Gerlach Deneyi'nde kullanılan aynalar, elektronların spinini değiştirir mi?
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Soruyu Takip Et
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Tüm Reklamları Kapat
2 Cevap

Hayır, Stern-Gerlach deneyinin sonuçlarının aynalarla ilgili olmadığını biliyoruz; çünkü deneyin ayna kullanılmayan versiyonları da birebir aynı sonucu veriyor. Aynalar da eğer deney düzeneğinizi doğru kurduysanız (özellikle de ilgilendiğiniz yönde) spini değiştirmez. Daha önemlisi, spin üzerinde değişim olsaydı bile bu, kuantum deneylerinin sonuçlarını etkilemek için yeterli olmazdı. Sonucu değiştirmek için dolanıklığı bozacak düzeyde değişim gerekirdi - ki kütlesi birkaç gramın üzerinde olan, hele hele kilogramlar düzeyinde olan makroskobik aynalardan yansıtılan elektronlar (veya fotonlar) için bu mümkün değil.[1] Bunu matematiksel olarak ispatlamak da mümkün.[2] Son olarak, spini hiç değiştirmeyen aynalar da bulunuyor.[3]

Spinin değişmesi, bir ölçüm yapılması, yani kuantum dolanıklığın bozulması anlamına gelirdi. Ancak bunun ne düzeyde olacağı, etkileşen cisimlerin kuantum özellikleriyle belirleniyor. Stern-Gerlach Deneyleri'nde (ve sonradan gelen gelişmiş varyantlarında) kullanılan aynalar, test edilen elektronlardan (veya fotonlardan) trilyon kere trilyonlarca kat yüksek kütleye sahip olduğu için, kuantum dolanıklığın çökmesi (dekoherans) yaşanmıyor (ölçülemeyecek kadar az miktarda dekoherans olabilse de). Bu nedenle deney sonuçları değişmiyor.

Zaten aynalar spini değiştiriyor olsaydı bile (mesela makroskobik değil de bir nedenle nanoskobik bir ayna kullanılsaydı veya makroskobik olsa bile spini ölçüm yönünde değişim yaratacak bir ayna kullanılsaydı) bu, Bell Eşitsizliği (veya Heisenberg'ün Belirsizlik Prensibi) deneylerinin sonucunu ve anlamını hiç değiştirmezdi; çünkü en basitinden, ayna sayısını ayarlayarak, spinin baştaki haline gelmesini sağlayabilirdik. Mesela 1 aynada tersine dönüyorsa, 2 ayna kullanarak tekrar eski haline getirebilirdik. Dekoherans olması için, dolanıklığa dair bilginin sisteme sızması (yani elektronun sistem üzerinde yarattığı bir değişimin tespiti yoluyla elektron spininin çıkarsanabilmesi) gerekiyor. Bu olmadığı müddetçe, dekoheranstan, dolayısıyla dolanıklığın bozulmasından bahsedemiyoruz.

Tüm Reklamları Kapat

Uzun lafın kısası, aynanın kullanılıyor olmasının deneyler ve sonuçları üzerindeki etkisi sıfır. Dahası, ayna kullanılmadan da aynı sonuçları elde eden düzenekler mümkün (örneğin fotonlar için kristal ayırıcılar veya elektronlar için elektromanyetik alan kullanarak yön değiştirmek gibi).

Şunu da netleştirmekte fayda var: Şu anda fizik camiasında Bell Eşitsizliği Teoremi'nin doğruluğu ve önemi konusunda, dolayısıyla da süperpozisyonun gerçek bir fiziksel olgu olduğu konusunda şüphesi kalan kimse kalmadı. Kuantum mekaniğini bilmeksizin konuyu anlamak zor olabildiği için, vatandaş için bunu kavraması zor olabilir (ki bu normal); ama Bell Eşitsizliği'nin gösterdiği şey konusunda hiçbir kuşku yok. Üstelik Bell-tipi eşitsizliklerle yapılan deneylerde oluşabilecek (ve az bir fizik bilgisiyle öngörülebilecek) hataların tamamı kapatılmış hâlde; hatta teknik olarak "açıksız" ("loophole-free") olan, yani pratik sorunları geçtim, teorik olarak bile açığı olamayacak olan deneyler yapıldı.[5] Bugüne kadar:

  • Dedektörlerde oluşabilecek hatalar,
  • Deney düzeneklerinde oluşabilecek hatalar (buna aynalar ve diğer yönlendiriciler de dahil),
  • Elektron/foton kaynaklarında oluşabilecek hatalar,
  • Ölçüm sırasında yapılan hatalar,
  • Analizde yapılan hatalar,
  • Ölçüm süresinde doğabilecek hatalar,
  • Deneyci önyargısından kaynaklanabilecek hatalar,
  • Bunların akla gelebilecek bütün kombinasyonları,

elendi ve hataya sebep olabilecek kaynakların sonucu değiştirmediği görüldü.

Mesela aynaların spini dediğiniz şekilde değiştirdiğini ölçmek inanılmaz basitçe yapılabilecek bir şey: Tek bir aynayla durumun dedektördeki sonucun nasıl değiştiğini kontrol edersiniz, eğer spin değişmiyorsa (ki değişmiyor) aynanın bir faktör olmadığı sonucuna varırsınız. Dahası, ayna kullanmadan da iki farklı sonucu birleştirmek mümkün (örneğin ayrıştırıcılar kullanarak tamamen rastgele bir şekilde elektronların/fotonların yarısını bir yana yarısını diğer yana göndermek gibi).

Tüm Reklamları Kapat

Sorunuzda verdiğiniz örneklere gelecek olursak... Burada şu genel kuralı hatırlatmakta fayda var: Klasik dünyada vereceğiniz hiçbir örnek, kuantum dünyada olanı tam olarak karşılayamaz. Bunların sadece "analoji" olduğunu unutmayın. Daha önemlisi, sorunuzda verilen örneğin/görselin kuantum deneylerinde olan bitenle hiçbir ilgisi yok. Verdiğiniz iki örnekteki hatalar şunlar:

  • Aynanın görüntüyü tersine çevirmesinin nedeni, cismin bir tarafından yansıyan ışının gözün diğer tarafına düşecek şekilde yön değiştirmesi. Bunun konumuzla bir ilgisi yok.
  • Koyduğunuz görsel tamamen hatalı. Orada ters dönmesinin nedeni mumun diğer tarafında içbükey ayna olması. Konunun bununla da hiçbir ilgisi yok.
  • Topa verilen falso, klasik bir nesnede açısal bir momentum yaratır. Elektron, klasik bir nesne değildir ve spin de (matematiksel olarak açısal momentuma benzer olsa da) açısal momentumla aynı şey değildir. Mesela topa istediğiniz miktarda açısal momentum verebilirsiniz; ancak elektron spini 2 değerden birini almak zorundadır.

Google'da "aynalar, spin, simetri, dolanıklık" gibi anahtar sözcüklerle arattığınızda çıkan (ve sizin bunları okumadan, sadece iddianızı desteklediğini düşündüğünüz cümleler geçen, cımbızlanmış içerikleri direkt olarak buraya kopyala/yapıştırla aktardığınız) blog yazıları, Evren'deki simetrilerle (dolayısıyla korunum yasalarının tersinirliğiyle) ilgili örnekler/analojiler veriyor. Bunlar, gerçek deney sonuçlarından bahsetmiyor, "parametre simetrisi" konusunu anlatmak için "ayna simetrisi" benzetimi yapılıyor. Daha önemlisi, konumuzla ilgili olarak, bu yazıların hiçbirinde spinin veya açısal momentumun aynada gerçekten değiştiği söylenmiyor.

Kuantum deneyleriyle ilgili olan yazılardaysa, ayırt etmeniz gereken şey ölçüm yönü: Eğer siz ekseninde spin ölçüyorsanız ama aynalarınız veya ekseninde yansıtıyorsa, o zaman ile ilgili bir değişim beklemiyorsunuz (spini değiştiren aynalarda bile!).[4] Dolayısıyla başta da dediğim gibi, deneyinizi doğru kurgulayarak aynanın varlığının deney sonucunu etkilemediğinden emin olabilirsiniz - ki bu, aynı anda hem "renk" hem "sertlik" ölçümü yapılamayacağını gösteren deneyler kadar ispatı basit bir kontrol.

Kaynaklar

  1. S. McGrew, et al. How Does A Reflected Photon Keep Its Entanglement. Alındığı Tarih: 28 Ekim 2022. Alındığı Yer: Physics Stack Exchange | Arşiv Bağlantısı
  2. R. Verresen, et al. Why Can Interaction With A Macroscopic Apparatus, Such As A Stern-Gerlach Machine, Sometimes Not Cause A Measurement?. Alındığı Tarih: 28 Ekim 2022. Alındığı Yer: Physics Stack Exchange | Arşiv Bağlantısı
  3. B. Semnani, et al. (2020). Spin-Preserving Chiral Photonic Crystal Mirror. Light: Science & Applications, sf: 1-12. doi: 10.1038/s41377-020-0256-5. | Arşiv Bağlantısı
  4. Encyclopedia Britannica. Quantum Mechanics. Alındığı Tarih: 28 Ekim 2022. Alındığı Yer: Encyclopedia Britannica | Arşiv Bağlantısı
  5. B. Hensen, et al. (2015). Loophole-Free Bell Inequality Violation Using Electron Spins Separated By 1.3 Kilometres. Nature, sf: 682-686. doi: 10.1038/nature15759. | Arşiv Bağlantısı
Bu cevabın içeriği ve doğruluğu, Evrim Ağacı editörleri tarafından kontrol edilmiş ve onaylanmıştır.
16
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Sadık Berk Evren
Genç bir astronomi meraklısı, bilim araştırmacısı
Orijinal Soru: Bell Teoremi deneylerinde spini etkileyen şey ayna olabilir mi?

Burada aynanın tek vazifesi, elektronları dedektörlere yönlendirmektir. Elektronların aynadan yansırken spinlerinin değişmesi gibi bir durum söz konusu değildir. Bu, herhangi başka bir yönlendirici de olabilirdi. Dolayısıyla aynaların deneye, elektronları yönlendirme dışında hiçbir etkisi yoktur.

5
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Daha Fazla Cevap Göster
Cevap Ver
Evrim Ağacı Soru & Cevap Platformu, Türkiye'deki bilimseverler tarafından kolektif ve öz denetime dayalı bir şekilde sürdürülen, özgür bir ortamdır. Evrim Ağacı tarafından yayınlanan makalelerin aksine, bu platforma girilen soru ve cevapların içeriği veya gerçek/doğru olup olmadıkları Evrim Ağacı yönetimi tarafından denetlenmemektedir. Evrim Ağacı, bu platformda yayınlanan cevapları herhangi bir şekilde desteklememekte veya doğruluğunu garanti etmemektedir. Doğru olmadığını düşündüğünüz cevapları, size sunulan denetim araçlarıyla işaretleyebilir, daha doğru olan cevapları kaynaklarıyla girebilir ve oylama araçlarıyla platformun daha güvenilir bir ortama evrimleşmesine katkı sağlayabilirsiniz.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün Türkiye'de bilime ve bilim okuryazarlığına neler katacaksın?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
ve seni takip ediyor

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close