de broglie deneyi

• bunu okumadan once young deneyini okuyunuz. de broglie young deneyinin aynisini elektronlarla yapti.
  
  o tarihlerde isigin dalga mi yoksa parcacik mi oldugu sorusu tartisiliyordu hararetle. bazi deneylerde isik tipki bilordo topu gibi takir tukur oraya buraya carpiyor, bazi deneylerde ise dalga gibi girisiyor saciliyordu cunku. de broglie dedi ki "eger dalga bildigim sey parcacik ozellikleri de gosteriyorsa, o zaman parcacik bildigim sey dalga ozellikleri gosteremez mi acaba?"
  
  sonuc "gosterebilir" cikti. ama deney yalnizca bu yuzden ilginc degil. kuantum mekaniginin tum tuhafligini oldugu gibi gozler onune serdigi, ve bu formalizmi genc dimaglarin kolaylikla anlamasini sagladigi icin pek guzel bir deney.
  
  tuhaflik soyle izah edilebilir: eger bir delik acik, digeri kapali ise elektronlarin perde uzerine dustugu zaman ortaya cikaracagi toplam desen ne olur? acik olan deligin karsisinda yogunlasan bir dagilim. bu deligi kapayip digerini actigimizda da yine benzer sekilde diger deligin karsisinda yogunlasmis bir dagilim bekleriz. peki iki delik ayni anda acik oldugunda ne olur? o zaman da ilk dagilim ile ikinci dagilimin toplamini gormeyi bekleriz. yani elektronlarin dustugu yerlerin perdenin uzerinde birbirine yakin iki nokta etrafinda en yogun olmasini bekleriz.
  
  ama bu olmuyor! perdeye dusen elektronlar, young deneyindeki aydinlik sacaklarin bulunacagi yerlere dusuyor! ayni dalgalarda gozledigimiz aydinlik karanlik aydinlik karanlik desenini goruyoruz ve soyle dusunuyoruz: "hmm... acaba iki elektron mu birbiriyle girisiyor? acaba bir elektronun dalga tepesi ile diger elektronun dalga cukuru mu toplanip birbirini goturuyor?".
  
  hayir, durum bu da degil. cunku simdi elektronlarin yariklara dusme siddetini cok kisiyoruz, oyle ki elektronlar yariklarin oldugu yere teker teker varsin.
  
  elektron no. 1 yariklardan geciyor, pat diye perdede tek nokta uzerine carpiyor. sonra biraz bekleyip elektron no. 2 yi atiyoruz; o da yariklardan gecip, pat diye perdedeki baska bir noktaya carpiyor. boyle boyle teker teker bin tane elektron atip her birinin dustugu yere tukenmez kalemle bir nokta koyarsam ne goruyorum dersiniz? yine aydinlik karanlik aydinlik karanlik aydinlik karanlik deseni.
  
  elektron bir sekilde kendi kendiyle girisim yapiyor sonucuna variyoruz. elektron bir dalga, ve hem ustteki
  yariktan, hem de alttaki yariktan ayni anda gecip kendi kendiyle girisim yapiyor.
• deneyin detaylari soyle:
  elektronlarin dalgaboyu gorunur isiginkinden cok daha kucuk oldugundan yariklarimiz arasindaki mesafeyi de kucuk tutmamiz gerekiyor. de broglie bunun icin yarik niyetine grafit kristali kullandi.
  
  elektronlari da isitilmis bir metale potansiyel farki uygulayarak firlatti kristale dogru. bunun adi katot tupu.
  
  perde yerine de florasan malzeme kullandi. florasan malzemeye carpan elektronlar oradaki atomlari uyarip, isik yayinlamalarina sebep oluyordu.
• elektronların hareketini incelemeyi amaçlayan deneylerden biri. işin iyice kafa karışıtırıcı olan yanı; elektronların nasıl bir yol izleyerek ya da ne şekilde etkileşimlere girerek bu dalgalı görüntüyü oluşturduğunu incelemek için, yarıkların başına elektron hareketlerini detaylı olarak yakalayabilecek bir gözlem cihazı konulduğunda, elektronların yarıklardan normal bir seyirde geçerek tam yarıkların arkasında iz oluşturmasıdır. yani gözlem cihazı yokken dalgalı bir sonuç elde etmemize rağmen, gözlem cihazı olduğunda elektronların tam yarıkların arkasında yanyana iki iz oluşturduğunu görürüz. sanki elektronlar bilinçli varlıklarmış da gözlem cihazından bir şeyleri saklamak isterlermiş gibi.
• http://vimeo.com/2236536
• elektronlarin ne derece heyecan verici parcaciklar olduklarini gormemize yarayan olaganustu merak uyandirici bir deney.
• gözlemle değişen deney sonucu , sanırım bilim dünyasının en büyük açmazlarından biridir.
• ilginç olan ve gözlerden kaçan bir yönünü john archibald wheeler yaptığı gecikmiş seçim deneyi ile ortaya çıkarmıştır.
  
  bildiğimiz de broglie deneyinde; elektronun yarıklardan geçmeden önce gözlenmesi, muhtemel bütün olasılıkları sıfıra indirgeyerek elektronun görüldüğü yerdeki olasılığını %100e çıkarır ve girişim deseni elektron madde gibi davranacağı için oluşmaz.
  
  wheeler'ın deneyinde ise gözlem elektron yarıklardan geçtikten "sonra" yapılmıştır.
  
  akıllara durgunluk veren sonuç ise, gelecekte (elektron yarıktan geçtikten sonraki dönem) yapılmış bir gözlem, geçmişte (elektronun dalga fonksiyonlarının rastgele olduğu belirsiz dönem) yaşanmış bir olayı etkilemiş ve girişim desenini yok etmiştir.
• insani dumur eden deney. benim anladigim biz bir seye bakmiyorken o atom alti boyutunda tum olasiliklari gerceklestircek sekilde hareket ediyor. bir cok gercegin potansiyelini tasiyor. fakat biz baktigimizda tum bu olasiliklardan sadece biri gerceklesiyor ve bir sey gercek oluyor. bakmadigimizda aslinda o sey var olmuyor. burdan da gorduklerimizin aslinda gercek olmadigi anlasiliyor. hepimiz ayni model duyu aygitlarina ve kabullere sahip oldugumuzdan aslinda bu dunyayi ortak bir bilincin urunu gibi ayni sekilde goruyoruz. o may gat bu sekilde fikir uretmeye devam edersem 1 saate kalmaz ererim lan.
• aslında elektronlarla olan deneyi davisson - germer çifti yapmış ve deney sonuçları, önceden kuramsal hipotezi öne süren de broglie'nin çalışmalarını doğrulamıştır.
  
  (bkz: davisson-germer deneyi)
• kimse gözlemin nasıl yapıldığından bahsetmemiş. elektronların güzergahı hakkında tahminde bulunmak üzere koylan gözlem cihazı süper teknolojik, elektronları gören bir şey değildi. kontrollü bir ışık kaynağıydı sadece. elektronların resmi elimizde var mı? yok. olabilir mi? muhtemelen olamaz. bizim herhangi bir şeyi gözlemleyebilmemiz için onunla etkileşime geçmemiz gerekiyor. görmek istiyorsak bizzat gözlerimizle, cisme (bu durumda elektrona) çarpan ışığın dönüp de gözümüze girmesi gerekiyor.
  
  elektronun güzergahı hakkında tahminde bulunulmak istendi. zira bunların parçacıklardan farklı bir yol izlediği belliydi. koyulan ışık kaynağı ile, yarıklardan hangisinden geçtiği bulunacaktı. ışık kaynağından gönderilen fotonlar, elektronlarla karşılaştıklarında saçılarak bir ışımaya sebep oluyordu. ışıma hangi yarığın olduğu taraftaysa, elektron o taraftaki yarıktan geçmiş demekti. ancak gözlemlemeye başlanıldığında elektronların gözlemlenmedikleri haldeki güzergâhlarından saptıkları görüldü. elektronlar fotonlarla her çarpıştıklarında, fotonun momentumu elektronun sapmasına ve süperpozisyondan çıkıp parçacık deseni oluşturmasına neden oluyordu. ışığın dalga boyu ile momentumu ters orantılıdır. fotonların elektronları daha az etkilemesini hedefleyerek daha düşük frekansta bir ışık kaynağı kullanabilirsiniz. ancak birbirine yakın iki noktanın, hala iki farklı nokta olarak görülebilmesi için, gözlemde kullanılan ışığın dalga boyunun, iki nokta arasındaki mesafeden kısa olması gereklidir. bu durumda biz, elektronun konumunu bulabilmek istiyorsak, kullandığımız ışığın dalga boyu, yarıklar arasındaki mesafeden kısa olmalı. ancak kısa dalgaboyu = fazla momentum. yani elektronları görebildiğimiz sürece onların sapmasına neden olacak kadar momentum uygulamak zorundayız. şayet, yarıklar arasındaki mesafe kadar dalgaboyuna sahip bir ışık gönderilirse, fotonlar elektronlarla karşılaştığında oluşan ışıma büyük ve bulanık olacağından hangi taraftan geldiği kestirilemez.
  
  özetle: matematiksel sınırlardan dolayı elektronun konumunu %100 bilmeye çalışırsak elimizdeki momentum verisinin belirsizliğini sonsuza götürecek ayarı yapmamız gerekiyor, aynı şey tersi için de geçerli. kuantumda garip olan konu "elektron bizim onu gözlediğimizi nereden biliyor?" sorusu değil aslında; garip olan, elektronun bir parçacık olmasına rağmen, sanki bir bölgeyi tamamen kaplayan bir dalga gibi davranması. bir bu da değil tabi, ama kuantumu de broglie deneyine indirgemek gerekirse evet.
  
  edit: ufak düzeltmeler