asymmetrisches Doppelspaltexperiment [Archiv]

behdahh

26.06.08, 23:35

Hallo,
ich google jetzt schon seit Stunden und habe leider noch kein brauchbares Ergebnis gefunden. Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen:
Stellt Euch ein klassisches Doppelspaltexperiment vor. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Doppelspalt nicht in der optischen Achse auf die Quelle zentriert ist, sondern um ein bisschen nach oben oder unten verschoben ist, so daß sich die Laufzeiten der Photonen zwischen oberem und unterem Spalt geringfügig unterscheiden.
Meine Frage ist nun, wie sich das Muster am Schirm vom bekannten unterscheiden würde, und ob überhaupt noch Interferenz auftreten würde.
Falls jemand ein Simulationsprogramm kennt, wo man so eine Operation durchführen kann wäre ich für einen Link dankbar.
Danke für Eure Hilfe,
Behdahh

Jogi

02.07.08, 14:12

MCD

02.07.08, 20:40

Hi behdahh.

Nachdem sonst niemand hier antworten mag, erzähl' ich dir mal, was ich bei eigenen Versuchen beobachtet habe.

Hier (http://www.quanten.de/forum/showpost.php5?p=8937&postcount=6) hatte ich schon mal was dazu geschrieben.

Auch ich hab' mir überlegt, was passiert, wenn der Lichtstrahl nicht gleichmäßig durch beide Spalten tritt.
Dabei bin ich dann sogar so weit gegangen, dass ich das sichtbare Licht nur durch einen der beiden Spalte schickte.
War dabei der zweite Spalt offen, unterschied sich das IF-Muster nur unwesentlich zum beidspaltigen Lichtdurchtritt.
Es war lediglich etwas dunkler, aber dafür schärfer.

War der zweite Spalt zu, bzw. gar nicht vorhanden, sah das IF Muster deutlich anders aus:
Die Streifen waren sehr viel enger, und auch wiederum sehr scharf abgegrenzt, schärfer als beim Doppelspalt.

Deine Frage zielt auf einen zeitlich versetzten Durchtritt der Photonen durch die beiden Spalten ab.

Um hierzu eine Aussage machen zu können, müsste man den Versuchsaufbau ändern.

Die Spalten sollten einen unterschiedlichen Abstand zur Lichtquelle haben.
Ich wage mal anzunehmen, daß sich bei einer Abstandsdifferenz die der halben Wellenlänge des Lichtes entspricht, kein IF-Muster, wie es für den Doppelspalt typisch wäre, entsteht.

Ist die Differenz nur gering, wird auch der Effekt gering sein.

Gruß Jogi

Hi Jogi, Hi behdahh,

wenn ich mir behdahhs Versuchsaufbau so vorstelle (einfach gesagt, Lichtquelle außermittig), würde ich sagen, wird es ein IF Muster geben, welches jenem bei Quelle genau auf der optischen Achse sehr ähnelt -ggf. würde ich ebenfalls auf leicht (je nach Exzentrizität stärker) geringere Helligkeit beim Muster tippen aber IF auf jeden Fall.

Der DS kann ja auch durch einen entspr. dünnen Pin ersetzt werden und das IF Muster wird auch beobachtet, wobei die Position der Lichtquelle hierbei m.E. keine Rolle spielt.

Anders würde es, wie von Ihnen beschrieben, aussehen, wenn einer der Spalte nach vorne bzw. hinten versetzt wäre, also die Lichtlaufzeit bis zum Spalt verschieden ist => ich denke dann gibts nur bei genau definierten Abständen das bekannte IF Muster.

Gr.
MCD

behdahh

07.07.08, 21:33

Danke für Eure Antworten MCD und Jogi!

Ich bin auch der Ansicht, daß sich ein Interferenzmuster bei Verschiebung des Doppelspalts nach oben/unten ergeben müßte (bei Verschiebung nach hinten/vorne bin ich MCD's Ansicht) allerdings am Schirm etwas nach oben/unten verschoben, da die Laufzeit ja unterschiedlich ist und somit Wellentäler und -Berge anders aufeinandertreffen (aber trotzdem aufeinandertreffen, nur eben verschoben).

Der eigentliche Grund warum ich nach Eurer meinung fragte ist folgender:
Der beschriebe Versuchsaufbau wäre doch ein wunderbares Experiment zur nicht-invasiven Messung ob das Photon/elektron oder was auch immer oben oder unten durchgeht, indem man ganz einfach die Laufzeit misst.

Interessant wäre nun ob die Wahrscheinlichkeitswelle so "schlau" ist, auch hier den gesamten Versuchsaufbau zu berücksichtigen, und die Interferenz verschwindet sobald man eine Zeitmessung vornimmt. Besonders interessant ist hierbei, daß man den Zeitpunkt des "losfliegens" gar nicht zu messen braucht, sondern bereits im vorhinein bestimmen kann wieviele Nanosekunden nach dem Einschalten des Emitters ein Photon emmitiert wird. Man müßte also lediglich den Zeitpunkt der Aktivierung des Emitters aufzeichnen. Am Detektorschirm könnte man mittels einer Photodiode (unter berücksichtigung der Signallaufzeit im Detektor, Kabel usw.) exakt den Ankunftszeitpunkt ermitteln. Auch hierbei müßte man das Photon nicht "berühren" sondern lediglich den Lichtblitz beim Auftreffen auf dem Schirm detektieren. Es wäre also tatsächlich möglich ohne die Photonen selbst zu "berühren" oder deren Position oder Durchgangsweg direkt zu messen, dennoch deren Durchgangsweg festzustellen.

Würde sich die Interferenz auflösen sobald man das eintreffen bzw. lossenden der Photonen aufzeichnet, so wäre die Quantentheorie erneut auf hervorragende Weise bestätigt, allerdings würden sich dann mit diesem Versuchsaufbau interessante Experimente im Bereich der "verzögerten Entscheidung" anbieten.

Es gäbe noch ein mögliches und umso interessanteres Ergebnis bei diesem Versuchsaufbau: Es könnte sein, daß man feststellt, daß Interferenz auftritt, aber die Laufzeit aller Photonen in der Messung exakt gleich ist. Somit wäre wieder nicht feststellbar durch welches Loch das Photon geflogen ist, jedoch würde das implizieren, daß sich die Photonen kurzfristig mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen um den Laufzeitunterschied auszugleichen (eine Art zeitlicher Tunnel-Effekt). Auch diese Entdeckung, so finde ich, wäre ziemlich spektakulär.

Da ich leider weder über eine geeignete optische und messtechnische Ausrüstung, geschweige denn über eine Einzelquelle für Photonen oder Elektronen verfüge bleibt es leider nur beim Gedankenexperiment.

JGC

08.07.08, 11:20

Hi..

Ich hab erst jetzt zufällig diesen Beitrag entdeckt und wollte doch auch mal was dazu loswerden..

zuerst...

So ein Doppelspalt...

Ist der in einem dünnen Blech eingearbeitet oder wie wird der Spalt an sich erzeugt?

So ein Spalt besitzt doch auch eine "Dicke"(die Materialstärke der Vorlage, in der die Spalts eingestellt/gearbeitet sind..

Kann es also sein, das die Interferenzmuster in der räumlichen Tiefe durch die jeweilige Spaltdicke beeinflusst wird?(Und außerdem, müssten das nicht longiutudinale Interferenz-Muster sein?)

So ein Lichtphoton ist doch schon sehr klein und müsste doch den Spalt als einen "Kanal" oder Schacht empfinden, an dessen Wänden es gebeugt oder auch reflektiert werden kann...

JGC

behdahh

08.07.08, 17:03

Ist der in einem dünnen Blech eingearbeitet oder wie wird der Spalt an sich erzeugt?
Im Originalexperiment benutze Young zwei Nadelgroße Löcher in seinem Fenstervorhang soweit mir bekannt ist. Heutzutage werden die Spalten natürlich industriell gefertigt. Spalte von 0,1mm Breite herzustellen ist kein besonders großes Problem. Schwieriger wird's bei Spalten für Elektronen - die haben eine Breite im µm - Bereich.

Kann es also sein, das die Interferenzmuster in der räumlichen Tiefe durch die jeweilige Spaltdicke beeinflusst wird?(Und außerdem, müssten das nicht longiutudinale Interferenz-Muster sein?)
Soweit ich weiß sind die Spaltenden bei im Handel erhältlichen Laborgeräten abgeschrägt, so daß sich an der Spaltöffnung eine Dicke von nur einigen µm ergibt und somit keine zusätzlichen Beugungserscheinungen auftreten.
Licht ist eine Transversalwelle, das hat m.E. aber weniger mit der beobachteten Ausrichtung zu tun. Da die Spaltlänge >> Wellenlänge treten hier keine Interferenzmuster auf. Würde man den Spalt um 90° drehen wäre die Ausichtung des Beugungsmusters meiner Ansicht nach auch um 90° gedreht. Man muß nur aufpassen daß man nicht irrtümlich einen Polarisationsfilter baut :D .

So ein Lichtphoton ist doch schon sehr klein und müsste doch den Spalt als einen "Kanal" oder Schacht empfinden, an dessen Wänden es gebeugt oder auch reflektiert werden kann
Entscheidend bei diesem Experiment ist m.E. die Wellenlänge des Lichts und nicht die "größe" der Photonen. Beim Doppelspaltversuch mit Elektronen, die ja eine gewisse räumliche Ausdehnung haben, werden die Elektronen auch als Welle betrachtet, deren Wellenlänge ausschlaggebend ist (wäre der Spalt keiner als ein Elektron, kämen ja keine mehr duch - ausgenommen irgendwelche Tunnel-Effekte). Ich betrachte das ähnlich wie bei einem Spiegel: Laut QED sind alle möglichen Reflexionswinkel zu betrachten, allerdings heben sich die Wahrscheinlichkeiten der Reflexion in anderen Winkeln als dem Einfallswinkel gegeseitig auf und beobachtet wird eine Reflexion gemäß Einfallswikel=Ausfallswinkel (durch kleine Rillen an den ensprechenden Stellen des Spiegels lassen sich die Wahrscheinlichkeiten so beeinflussen, daß der Spiegel in einem anderen Winkel als dem Einfallswinkel reflektiert). Wir haben es also eher mit einem statistischen Phänomen als mit Teilchen oder Wellen zu tun, was die Effekte am ohnehin "angespitzen" Spalt vernachlässigbar macht - theoretisch kann ein Photon in meinem Doppelspaltexperiment auch bei Dir zu Hause auftauchen, allerdings ist eben die Wahrscheinlichkeit eher als gering einzustufen :D .

Weitere Infos zum Zusammenhang von Spaltgeometrie und Doppelspaltexperiment findest du natürlich auch unter http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspaltexperiment - aber eben leider nichts zur Verschiebung des Doppelspalts nach links/rechts, also dezentralen Plazierung, daher meine Frage oben.

@ Physik-Profis: Bitte auch meine Frage oben mit den möglichen Imoplikationen lesen, mich würde echt interessieren was da passieren würde.:cool:

lg,
Behdahh

Hamilton

08.07.08, 19:05

Ich glaube, das was Du suchst, kann Dir dieses Java-Appelet beantworten:
http://www.falstad.com/ripple/
Da kannst Du Dir den Aufbau son hinbauen, wie Du willst und simulieren!
Viel Spaß beim Spielen.

MCD

08.07.08, 21:34

behdahh

08.07.08, 21:41

MCD

08.07.08, 22:13

Danke für diesen super Link! Hab's sofort ausprobiert und: Ja, unsere Annahme war richtig, daß auch bei verschobenem Doppelspalt Interferenz auftritt, das Muster aber entsprechend dem geänderten Spaltmittelpunkt vererschoben wird.

Yo geilomat, spielt im Grunde keine Rolle, wie verschieden weit die Spalte von der Quelle entfernt sind, da bei entspr. Entfernung die IF durch Beugung an der entfernteren Spaltkante auftritt -echt genial das/die aplets!

Es bleieben also nur noch folgende (wirklich spanndende) Implikationen wie oben beschrieben wenn man die Laufzeit misst:
1.) Man misst einen Laufzeitunterschied (was zu erwarten wäre, weil ein weg kürzer ist als der andere). Ergo: die Unschärferelation sollte gewaltig überdacht werden

Wieso?
Hab übrg. noch nicht rausgefunden, wie Einzelteilchen/-wellen simuliert werden können...

2.) man mißt keinen Laufzeitunterschied. Es wäre bewiesen daß Licht sich schneller als Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann, die Quantentheorie jedoch auf herrliche Weise bestätigt. Erstaunliche Implikationen für Experimente mit "verzögerter Entscheidung".

Wieso, bei IF kommt die Welle doch trotzdem gleichz. am Schirm an?:confused:
Dann müsste man doch grundsätzlich (auch beim klassischen DS) nur zwei Detektoren in untersch. Entfernung aufstellen -oder wie jetzt?

Wahnsinn:eek: . Dagegen ist das Experiment von Aspect ja wie Sandkastenspiele. Kann hier irgendjemand einen Pferdefuß entdecken? Vielleicht kann einer der echten physiker unter Euch mal seinen Senf dazugeben.
lg,
Behdahh

Na ja, m.E. ersetzt so ein aplet noch kein Labor-Experiment...

Gr.
MCD

MCD

08.07.08, 23:34

Danke für diesen super Link! Hab's sofort ausprobiert und: Ja, unsere Annahme war richtig, daß auch bei verschobenem Doppelspalt Interferenz auftritt, das Muster aber entsprechend dem geänderten Spaltmittelpunkt vererschoben wird.
Es bleieben also nur noch folgende (wirklich spanndende) Implikationen wie oben beschrieben wenn man die Laufzeit misst:
1.) Man misst einen Laufzeitunterschied (was zu erwarten wäre, weil ein weg kürzer ist als der andere). Ergo: die Unschärferelation sollte gewaltig überdacht werden
2.) man mißt keinen Laufzeitunterschied. Es wäre bewiesen daß Licht sich schneller als Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann, die Quantentheorie jedoch auf herrliche Weise bestätigt. Erstaunliche Implikationen für Experimente mit "verzögerter Entscheidung".

Wahnsinn:eek: . Dagegen ist das Experiment von Aspect ja wie Sandkastenspiele. Kann hier irgendjemand einen Pferdefuß entdecken? Vielleicht kann einer der echten physiker unter Euch mal seinen Senf dazugeben.
lg,
Behdahh

Übrg. wenn man etwas mit den Randparametern ("Color Scheme", "Source Frequency", "Resolution", "Simulation Speed" etc.) herum spielt, stellt man fest, dass man mit der von Ihnen vorgeschlagenen Versuchsanordnung keine Laufzeitunterschiede resp. Verstoß gegen die Unschärfe o.ä. feststellen wird, da die Zeit bis zum Kollaps bzw. Aufschlag auf den Schirm, unabhängig der untersch. Entfernung der Spalte zur Quelle, immer gleich sein wird (abges. von Messungenauigkeiten etc.); allerdings resultiert daraus auch keine Überlichtgeschw. o.ä. -knapp am Nobelpreis vorbei geschibbelt;)

Unabhängig davon ist das in der Tat ein Kracher DS-Simulationsprogramm -da wird der Hund verrückt in der Pfanne:)

Gr.
MCD

behdahh

09.07.08, 00:20

Uranor

09.07.08, 01:23

Solange also keiner "hinschaut" bewegen sich die Photonen mit überlicht, will man es aber dabei beobachten so funktioniert das nicht.
Vielleicht doch noch Nobelpreis? :D
Aber oh kein Nobelpreis. Weil... hier machen das alle so. Wenn der Notstrom ausfällt, kann niemand hinschauen, und alle fitzen ganz schnell über viele Rote. In der QM fällt allerdings nie der Notstrom aus. :p

Also, Kopenhagen gilt immer noch. Aber als moderne Stadt, nicht als Spießerkaff aus dem frühen MA. ;)

MCD

09.07.08, 11:58

Hier wage ich zu widersprechen: Wenn man das ganze mit einer Einzelphotonenquelle bzw. Einzelelektronenquelle durchführen würde (auch hier zeigen sich ja mit der Zeit auch Interferenzerscheinungen, obwohl die Photonen einzeln "losgeschickt" werden) dann kann ich sehr wohl genau berechnen wie lange mein Photon/Elektron unterwegs ist (siehe oben). Da einer der beiden Wege länger ist als der andere muß entweder ein Laufzeitunterschied festgestellt werden oder sich das Photon welches den längeren Weg nimmt (es bleibt unbestimmt welches) mit überlichtgeschwindigkeit bewegen.
Ich vermute, daß letzteres passieren wird, denn hier wird ide QT nicht verletzt - man hätte lediglich einen neue Bestätigung der QT erhalten, denn man weiß ja nicht welches Photon sich mit überlichtgeschw. bewegt, weil man nicht mehr ermitteln kann durch welches Loch die Photonen genagen sind. Solange also keiner "hinschaut" bewegen sich die Photonen mit überlicht, will man es aber dabei beobachten so funktioniert das nicht.
Vielleicht doch noch Nobelpreis? :D

Auch bei Einzeldurchgängen (egal ob mit Quant, Teilchen, Molekül etc.) tritt, vorausgesetzt beide Spalte sind offen, IF am/hinter den Spalten auf, wie wollen Sie ohne Messung an den Spalten eine Laufzeit ermitteln?
Auf dem Detektor (Kollaps) werden Sie keinen Laufzeitunterschied feststellen, da kommt das/die Signale (theoretisch) gleichzeitig an, und bei Messung/Störung an den Spalten tritt bekanntlich keine IF auf!
Ich denke der Nobelpreis muss doch noch was warten...:D

Gr.
MCD

JGC

09.07.08, 21:51

Uah, hammer Link!!! Da kann man sich ja Wochen mit beschäftigen...:)

Gr.
MCD

Hi Leute...

Ja, der Link ist echt gut...

Habt ihr schon mal die Option "4 Scr, 1 Freq" ausprobiert?

Einfach nur anwählen und laufen lassen..(und vielleicht vorher die Resolution auf Maximal stellen)

In dieser Konfiguration, wo die 4 Erregerquellen kreuzförmig angeordnet sind, zeigen sich nach einer kurzen Zeit die ersten Interferenzen..

Dann verschiebe man die erreger langsam und beobachte die Interferenzen weiterhin..

Und dann denkt mal darüber nach, wie schnell sich die jeweiligen Veränderungen der geometrischen Potentialunterschiede diese Interferenzen ausbreiten, im Gegensatz zur Wellenausbreitung der jeweiligen Erreger...

Das nenn ich doch mal instantanes Wirken und zeigt doch auf eindrucksvolle Art und Weise, wie sich Informationen schneller als Licht ausbreiten können.

Als schnellwechselnde Potential-Änderungen..

Diese zeichnen je nach Position der einzelnen Erregerquellen immer ein bestimmtes geometrisches Muster, welches bestimmte "Spannungszustände" anzeigt.. Sobald ein Erreger verschoben wird, ändert sich fast augenblicklich die geometrische Matrix, in der die Interferenz-Schwingungen sich anordnen. Dabei werden also jedesmal irgendwelche geometrischem Beziehungen geflochten, die sich bei jeder Positionsveränderung sofort verändern

Ganz genau so funzt das meiner Ansicht nach im Vakuum, nur das dort sich eben der Raum selbst schwingt und sich dabei das örtliche Gravitationspotential und deren Informationsinhalt entsprechend Instantan-schnell verändert und ausbreitet.

JGC

PS:

Oder noch besser...

Stellt mal die Animationsgeschwindigkeit von ganz langsam allmählich auf schnellstes und beobachtet mal dabei genau das Verhalten der Wellen.. Ihr werdet staunen...

criptically

12.07.08, 18:22

...eine Art zeitlicher Tunnel-Effekt...

Zeitlicher Tunnel-Effekt? Wie komisch... was man so alles hier lesen kann? :D :D :D
Kann man da auch rückwärts fahren? :confused:

mfg

Uranor

12.07.08, 21:11

Zeitlicher Tunnel-Effekt? Wie komisch... was man so alles hier lesen kann? :D :D :D
Kann man da auch rückwärts fahren? :confused:

mfg
Im Gotthard-Tunnel? Ist meistens nicht empfehlenswert. :D :D

salve

behdahh

29.07.08, 18:04

Sorry für die verspätete Antwort - bin gerade aus dem Urlaub zurück.

@mcd:
wie wollen Sie ohne Messung an den Spalten eine Laufzeit ermitteln?
Das habe ich glaube ich schon oben beschrieben, aber ich versuch's nochmal:
Zunächst baue ich das Experiment mal völlig ohne "Hindernis" (also ohne Doppelspalt) auf - nur Quelle und Detektor alles auf gerader Linie angeordnet. Hinter meienm Detektorschirm habe ich eine Photozelle angebracht, welche das Aufblitzen des Photons am Detektorschirm registriert (man kann natürlich auch gleich auf den Schirm verzichten und eine Wand von Photozellen benützen). Ein supergenauer Schalter aktiviert nun meine Photonenquelle. Dieser Zeitpunkt wird exakt protokolliert. Die Photozelle am anderen Ende wird nun irgendwann ein Signal geben. Auch dieser Zeitpunkt wird exakt protokolliert. Nun weiß ich, wie lange ein Photon vom einschalten des Emmitters bis zum Detektor benötigt.
Als nächstes baue ich das Doppelspaltexperiment wie oben beschrieben auf und ballere mit der Einzelphotonenqeulle drauf los - der Start- und Detektionszeitpunkt wird jeweils wiederum genau protokolliert. Da ein Photonenweg länger ist als der andere, wird ein Photon mehr zeit benötigen als das Photon welches den kürzeren Weg nimmt. Auf diese Weise benötige ich keine Messung am Spalt (was wie wir alle wissen die Interferenz zerstört) um herauszufinden welches Photon durch welchen Spalt gegangen ist.

Messe ich keinen Laufzeitunterschied so hat sich das Photon am längeren Weg wohl mit überlichtgeschwindigkeit bewegt (es ist aber nicht mehr feststellbar ob es das "längere" oder das "kürzere" war, weil ja alle die gleiche Laufzeit haben) und Kopenhagen bleibt gültig. Allerdings ist damit direkt bewiesen daß sich Licht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann, wenn es derart dazu gezwungen wird.

Wird hingegen sehr wohl eine Laufzeitunterschied gemessen, so ist das ein Widerspruch gegen die QT aus der ja hervorgeht, daß eine Feststellung durch welchen Spalt das Photon gegangen ist nicht möglich ist, ohne die Interferenz zu zerstören. (das klärt glaube ich auch die Frage von MCD: wenn ich einen Laufzeitunterschied messe bedeutet das ja, daß ich weiß durch welchen Spalt das Photon gegangen ist)

Also zunächst wäre mal zu klären was passieren wird (messe ich einen Laufzeitunterschied oder nicht). Ich erkläre dann auch gerne noch mal lang und bereit was die implikationen davon sind - und bekomm' doch noch meinen Nobelpreis :cool:

lg,
Behdahh

Lorenzy

29.07.08, 19:33

Interessant wäre nun ob die Wahrscheinlichkeitswelle so "schlau" ist, auch hier den gesamten Versuchsaufbau zu berücksichtigen, und die Interferenz verschwindet sobald man eine Zeitmessung vornimmt.

Hi behdahh,

Sofern ich dich richtig verstanden habe, würde ich sagen die Wahrscheinlichkeitswelle ist tatsächlich so "schlau".

hier wurde eine verzögerte Quantenwahl in der Praxis durchgeführt:
http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=8891

Deinen Überlegungen zur Überlichtgeschwindigkeit kann ich leider überhaupt nicht folgen. Kannst du mal eine Skizze machen, wie du dir das vorstellst?

Gandalf

29.07.08, 21:22

Hallo!

Messe ich keinen Laufzeitunterschied so hat sich das Photon am längeren Weg wohl mit überlichtgeschwindigkeit bewegt (es ist aber nicht mehr feststellbar ob es das "längere" oder das "kürzere" war, weil ja alle die gleiche Laufzeit haben) und Kopenhagen bleibt gültig. Allerdings ist damit direkt bewiesen daß sich Licht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann, wenn es derart dazu gezwungen wird.

Verstehe ich überhaupt nicht. Was soll irgendein Laufzeitunterschied überhaupt mit der Entstehung des Interfenzmusters am DS zu tun haben? 'Muster' sind nichts anderes als eine statistische Zusammenfassung von Ereignissen innerhalb eines Zeitrahmens. Und der Zeitrahmen wird immer so gewählt, das die Photonen (die "Ereignisse") auf dem Schirm registriert werden. Anders würde es auch keinen Sinn machen, da das Muster dann verfälscht würde: Im Extremfall wäre der Schirm so schräg', das die Wahrscheinlichkeit für das eine Photon höher ist, den Schirm zu verfehlen, als ihn zu treffen. Das DSE und was man damit demonstrieren will, wäre damit ad absurdum geführt. - Einfach am Thema vorbei!

(Oder bringst Du etwa hier was mit 'verschränkten Photonen und der sogen. "spukhaften Fernwirkung" durcheinander?)

Grüße

wusel

29.07.08, 23:00

Hallo behdahh,

Messe ich keinen Laufzeitunterschied so hat sich das Photon am längeren Weg wohl mit überlichtgeschwindigkeit bewegt ...

... oder das mit dem kürzeren Weg hatt nur den vermeintlich kürzeren Weg genommen.

Wellenbetrachtung:
Laufzeitunterschied = Phasenverschiebung = Inteferenz

kein Laufzeitunterschied, keine Inteferenz.

(es ist aber nicht mehr feststellbar ob es das "längere" oder das "kürzere" war, weil ja alle die gleiche Laufzeit haben) und Kopenhagen bleibt gültig. Allerdings ist damit direkt bewiesen daß sich Licht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann, wenn es derart dazu gezwungen wird.

gleiche Laufzeit = keine Inteferenz

Wird hingegen sehr wohl eine Laufzeitunterschied gemessen, so ist das ein Widerspruch gegen die QT aus der ja hervorgeht, daß eine Feststellung durch welchen Spalt das Photon gegangen ist nicht möglich ist, ohne die Interferenz zu zerstören.

Ja nun, durch welchen Spalt ist denn das Photon mit der längeren Laufzeit gegangen ???

Ein Photon im Spalt ist fifti, fifti Ortsunscharf und Impulsunscharf, es kann sich vom rechten Spalt zum linken zum mittleren oder zum rechten Detektor bewegen ... ein Photon ist keine Gewehrkugel.

Hast Du Dir schon einmal überlegt, warum ein Lichtstrahl auf dem Schirm nach einem Einfachspalt so ein diffuses, schwammiges Muster erzeugt ?
Eigentlich sollte doch nur ein Lichtpunkt zu sehen sein. Ein richtiger Schütze trifft durch so einen Spalt mehrmals in das gleiche Ziel (Loch) ?

na bis denne, wusel

MCD

30.07.08, 20:58

Sorry für die verspätete Antwort - bin gerade aus dem Urlaub zurück.

@mcd:

Das habe ich glaube ich schon oben beschrieben, aber ich versuch's nochmal:
Zunächst baue ich das Experiment mal völlig ohne "Hindernis" (also ohne Doppelspalt) auf - nur Quelle und Detektor alles auf gerader Linie angeordnet. Hinter meienm Detektorschirm habe ich eine Photozelle angebracht, welche das Aufblitzen des Photons am Detektorschirm registriert (man kann natürlich auch gleich auf den Schirm verzichten und eine Wand von Photozellen benützen). Ein supergenauer Schalter aktiviert nun meine Photonenquelle. Dieser Zeitpunkt wird exakt protokolliert. Die Photozelle am anderen Ende wird nun irgendwann ein Signal geben. Auch dieser Zeitpunkt wird exakt protokolliert. Nun weiß ich, wie lange ein Photon vom einschalten des Emmitters bis zum Detektor benötigt.
Als nächstes baue ich das Doppelspaltexperiment wie oben beschrieben auf und ballere mit der Einzelphotonenqeulle drauf los - der Start- und Detektionszeitpunkt wird jeweils wiederum genau protokolliert. Da ein Photonenweg länger ist als der andere, wird ein Photon mehr zeit benötigen als das Photon welches den kürzeren Weg nimmt. Auf diese Weise benötige ich keine Messung am Spalt (was wie wir alle wissen die Interferenz zerstört) um herauszufinden welches Photon durch welchen Spalt gegangen ist.

Messe ich keinen Laufzeitunterschied so hat sich das Photon am längeren Weg wohl mit überlichtgeschwindigkeit bewegt (es ist aber nicht mehr feststellbar ob es das "längere" oder das "kürzere" war, weil ja alle die gleiche Laufzeit haben) und Kopenhagen bleibt gültig. Allerdings ist damit direkt bewiesen daß sich Licht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten kann, wenn es derart dazu gezwungen wird.

Wird hingegen sehr wohl eine Laufzeitunterschied gemessen, so ist das ein Widerspruch gegen die QT aus der ja hervorgeht, daß eine Feststellung durch welchen Spalt das Photon gegangen ist nicht möglich ist, ohne die Interferenz zu zerstören. (das klärt glaube ich auch die Frage von MCD: wenn ich einen Laufzeitunterschied messe bedeutet das ja, daß ich weiß durch welchen Spalt das Photon gegangen ist)

Also zunächst wäre mal zu klären was passieren wird (messe ich einen Laufzeitunterschied oder nicht). Ich erkläre dann auch gerne noch mal lang und bereit was die implikationen davon sind - und bekomm' doch noch meinen Nobelpreis :cool:

lg,
Behdahh

Hi Behdahh

habe das Gefühl, wir reden irgendwie aneinander vorbei...
Die Laufzeit über die Gesamtstrecke (Quelle -> Schirm) wird immer die gleiche sein (abgesehen von Messungenauigkeiten), dabei ist es völlig wurscht, wie unterschiedlich die Entfernungen der Spalten zur Emissionsquelle sind!
Vor dem DS sowie am/hinter dem DS ist Wellen- und kein Teilchenzustand, sonst könnte ein Teilchen (Quant etc.) nicht beide Spalten gleichermaßen passieren, ergo kann auch kein Laufzeitunterschied feststellbar sein.

Offenbar sind Sie der Meinung, das ein Teilchen sich am DS in zwei Teilchen aufteilt -oder nur einen Spalt passiert und interferiert-, aber dem ist nicht so! Vereinfacht handelt es sich um eine Welle vor und immer noch die gleiche eine Welle -allerdings entspr. phasenverschoben (s. Wusels Beitrag)- hinter dem DS.

Also wie soll dabei ein Laufzeitunterschied auftreten, der wäre allenthalben am Spalt messbar (=> no IF), dahinter kommt alles gleichzeitig am Schirm an, egal wie versetzt die Spalten zur Quelle sind.

=> wohl doch nur der KNobelpreis:D

Gr.
MCD

behdahh

06.08.08, 01:12

Erstamal danke für die Antworten:D . Leider kommt es mir auch langsam vor, als würden wir (@MCD, @Wusel) wirklich aneinander vorbeireden. Bitte nehmt Euch die zwei Minuten zeit und lest meinen Experiment-Vorschlag oben nochmal durch, das dürfte einiges klären.
Das Experiment wird mit einer *Einzelphotonenquelle* durchgeführt. Das einzige was also interferieren kann, ist wie Wahrscheinlichkeitswelle (lt. kopenhagener Deutung) oder parallele Welten oder was immer ihr bevorzugt. Es wird also ein paar tausend mal mit genau einem Photon auf den Spalt geschossen und jedesmal die Laufzeit gemessen.

Offenbar erwarten alle hier trotz der Laufzeitmessung als Ergebnis keine Auslöschung der Interferenz - ich bin auch dieser Meinung. Obwohl das Photon ortsunscharf ist, kann man die Laufzeit ziemlich exakt bestimmen (siehe meine Erklärung zur Messung weiter oben).
Nun zur eigentlichen Fragestellung: Licht, so nehme ich an, bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit (oder "scheinbar" weniger wenn in einem Medium bla bla... - nehmen wir an wir seien im Vakuum). Nun hat in unserem Experiment aber ein Photon defnitiv einen längeren Weg als das andere zurückzulegen. Wenn sich keines der Photonen mit überlichtgeschwindigkeit bewegt (nochmal: wir verwenden eine Einzelphotonenquelle) müssen die Photonen unterschiedliche Laufzeiten aufweisen. Das mit der längeren Laufzeit hat also den längeren Weg genommen, und somit ist eindeutig bestimmt, welchen Spalt es durchlaufen hat.
Allerdings bin ich auch der Meinung von MCD, daß die Wahrscheinlichkeitswelle so "schlau" ist, dies zu berücksichtigen und daß die Photonen immer die gleiche Laufzeit aufweisen werden. Ergo bleibt die Unsicherheit, durch welchen Spalt das Photon gelaufen ist, erhalten, aber 50% der Photonen hätten sich mit überlichtgeschwindigkeit bewegen müssen um die gleiche Laufzeit zu erreichen (nämlich jene die die längere Stecke zu absolvieren hatten). Da das Photon ja ortsunscharf ist , und man es nicht dabei beobachten kann, wie es sich mit überlichtgeschwindigkeit bewegt, entspricht das perfekt der QT - und stellt somit überhaupt kein Problem dar. Dennoch wäre gezeigt, daß sich das Photon mit überlichtgeschwindigkeit bewegt haben *muß*.

Hier noch einige Erklärungen:
@Wusel:
gleiche Laufzeit = keine Inteferenz
Also das sehe nun überhaupt nicht so. Wenn der Doppelspalt exakt mittig positioniert ist sind die Laufzeiten ja auch exakt gleich und trotzdem tritt Interferenz auf. Wirf' zwei Steine gleichzeitig ins Wasser und Du hast den selben Effekt.

@MCD:
Offenbar sind Sie der Meinung, das ein Teilchen sich am DS in zwei Teilchen aufteilt -oder nur einen Spalt passiert und interferiert-
Nein, ich betrachte das Photon weder als Teilchen noch als Welle, da das wie wir alle wissen gerade beim Doppelspaltexperiment zu nichts führt. Ich betrachte das als Wahscheinlichkeitswelle die immer beide spalten passiert (oder wie Feynman sagen würde "alle möglichen Wege berücksichtigt") und somit auch beim beschuß mit einzelenen Photonen hintereinander ein Interferenzmuster erzeugt.

PS (offtopic): Ich bin davon ausgegengan, daß in diesem Forum das "Du"-Wort gilt. Sollte ich hier falsch liegen, möge man mir dies mitteilen, ich will nicht Respektlos erscheinen.:)

lg,
Behdahh

Uranor

06.08.08, 04:07

Da das Photon ja ortsunscharf ist , und man es nicht dabei beobachten kann, wie es sich mit überlichtgeschwindigkeit bewegt, entspricht das perfekt der QT - und stellt somit überhaupt kein Problem dar. Dennoch wäre gezeigt, daß sich das Photon mit überlichtgeschwindigkeit bewegt haben *muß*.
moin,

wieso? Hat sich das Photon selbst überholt? Es stammt aus einer Quelle und interferiert an einem Schirm. Unterwegs ging es durch einen asymmetrischen Schlitzaufbau.

Bringt es nun was, beide Spalten dicht zu machen, nachdem die vordere Wahrscheinlichkeit den Doppelspalt passiert hat? Wieso sollte die 2. Wahrscheinlichkeit der ersten zeitlich nachlaufen? Beide Wahrscheinlichkeiten stammen doch von der gleichen Quelle.

Tatsächlich sind beide Wahrscheinlichkeiten ortsverschmiert. Für beide lässt sich der Ort also nur superpositionieren. Das gilt ab Photonenquelle, also auch für jeden Spalt und auch für den Schirm.

Hmm. Seht ihr das anders? Dann kann ich das erst mal nicht nachvollziehen.

PS (offtopic): Ich bin davon ausgegengan, daß in diesem Forum das "Du"-Wort gilt. Sollte ich hier falsch liegen, möge man mir dies mitteilen, ich will nicht Respektlos erscheinen. :)
Wir arbeiten hier mit dem "Du"-Wort. @MCD wählt halt das Sie. Ihm sind aber beide Anreden OK. ... Hmm, ist halt so. Genau wie Sol grinst, auch wenn wir das Bällchen nicht sehen. :)

Gruß Uranor

behdahh

06.08.08, 23:45

@Uranor:
wieso?
Weil es den längeren Weg in der selben Zeit zurückgelegt hat. Natürlich sind die Photonen ortsverschmiert und ich kann nicht feststellen durch welchen Spalt die Photonen gelaufen sind - doch das muß ich auch gar nicht: 50% der Photonen werden den oberen Spalt und 50% den unteren wählen (so will es die Wahrscheinlichkeit). Da beide sie selbe Zeit benötigen, haben 50% der Photonen die längere Strecke in der selben Zeit absolviert wie die anderen - ergo muß deren Geschwindigkeit höher gewesen sein.
lg,
Behdahh

Uranor

07.08.08, 10:27

Weil es den längeren Weg in der selben Zeit zurückgelegt hat. Natürlich sind die Photonen ortsverschmiert und ich kann nicht feststellen durch welchen Spalt die Photonen gelaufen sind - doch das muß ich auch gar nicht: 50% der Photonen werden den oberen Spalt und 50% den unteren wählen (so will es die Wahrscheinlichkeit). Da beide sie selbe Zeit benötigen, haben 50% der Photonen die längere Strecke in der selben Zeit absolviert wie die anderen - ergo muß deren Geschwindigkeit höher gewesen sein.
salve Behdahh,

du gehst hier von einer nicht überprüften Annahme aus. Wenn die Gesamtwege unterschiedlich lang sind, kann/will ich nicht a priori annehmen, die Laufzeiten über beide Wege wären gleich. Woher nimmst du die Information?

Für so ein Photon stellt der Doppelspalt eine Gesamtsituation dar. Nun feuert man in solchen Abständen, dass sich zu jeder Zeit nur 1 Photon auf der Strecke befindet.

a) Nun sage ich vorher, statistisch jedes 2. Photon wäre länger unterwegs als statistisch jedes 1. ---

Jau, das war die Vorhersage. Ich hätte auch b) wählen können. Max nix. Jetzt ist das Expiriment gefragt. Vor dessen Auswertung ist keine Aussage mehr sinnvoll.

Gruß Uranor

behdahh

08.08.08, 14:52

@Uranor:
Danke für die schnelle Antwort. ja, das sehe ich genauso - man sollte echt mal so ein Experiment machen und sehen was rauskommt. Man stelle sich vor man würde wider unseren Erwartungen hier einen Laufzeitunterschied messen - wäre doch echt sensationell und sicherlich mal ein Experiment wert.
Also an alle die eine Einzelphotonenquelle im Keller haben: Bitte probiert das mal aus! :D
lg,
behdahh

Uranor

08.08.08, 15:59

Danke für die schnelle Antwort. ja, das sehe ich genauso - man sollte echt mal so ein Experiment machen und sehen was rauskommt. Man stelle sich vor man würde wider unseren Erwartungen hier einen Laufzeitunterschied messen - wäre doch echt sensationell und sicherlich mal ein Experiment wert.
Also an alle die eine Einzelphotonenquelle im Keller haben: Bitte probiert das mal aus! :D
moin behdahh,

ich musste noch mal über c nachdenken. Wieso sollte speziell hier die RT nicht gelten? Signale werden über eine geometrische Entfernung gemessen. Nach Spalt-Expirimenten hätten wir das Superluminale Tunneln (http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/nimtz/index.html). Und bei kohärenten Situationen wird auch immer wieder gezeigt, dass die RT gilt.

c ist c bleibt c. Schneller als td=0? Für negative Werte besteht keine Theorie. Chaos-kausale t-Invarianz würde ohne Ursache über Energie verfügen. Ich denke, die Energieerhaltung wäre nicht erlaubt unscharf sondern gebrochen. Wir hätten Magie.

Ich finde auch, all die Lustigkeiten sollen immer wieder überprüft werden.

Gruß Uranor

behdahh

08.08.08, 16:47

boah:eek: ! Wußte gar nicht daß es schon einen Begriff und auch ein nettes Experiment dazu gibt...ja Superluminales Tunneln, das is es (sofern bei unserem Experiment kein Laufzeitunterscheid gemessen wird, aber das erwarten wir ja ohnehin alle). Daß eine Informationsübertragung mit Überlicht damit möglich wäre kann man ohnehin ausschließen, weil wir ja viele Photonen nacheinander messen müssen und das verdammt viel Zeit in Anspruch nimmt:p , also kein Widerspruch zur RT oder dem beschriebenen Experiment (Ninitz bzw. Chiao). Danke für diesen Super Link - das ist eine echte Wissens-Erweiterung für mich!
Besonders interessant finde ich:
Auch [SKC93] maßen Maximageschwindigkeiten, die größer als die Lichtgeschwindigkeit waren, hielten sich aber bei der Interpretation ihrer Ergebnisse deutlich zurück.
Leider reichen meine Fachkenntnisse nicht aus um ganz zu verstehen was damit von Dir gemein ist:
...Schneller als td=0? Für negative Werte besteht keine Theorie. Chaos-kausale t-Invarianz würde ohne Ursache über Energie verfügen...
Ich glaube, daß die RT hier gar nicht so sehr zum Zug kommt, da mich ja nicht die "absoluten" Laufzeiten interessieren sondern eher ein Laufzeitunterschied - und die Laufzeit eines Lichtstrahls bzw. Photons (man könnte das Experiment ja auch mit Elektronen durchführen, die sind wesentlich langsamer als c) ist ja recht gut messbar. Die Beobachterplätze sind auch identisch also sehe ich nicht ganz wo die RT greifen sollte. Wenn c=c bliebe, dann müßte ja ein Laufzeitunterschied feststellbar sein, weil die Strecken unterschiedlich Lang sind (Das Licht von der Sonne braucht ja auch länger um zu uns zu gelangen als das vom Mond). Falls das lediglich bedeuten sollte, daß eine Information nicht mit >c übertragen werden kann, so gebe ich dir natürlich sofort recht, das kommt hier ja gar nicht in Frage, weil wir ja wie gesagt mehrere Photonen nacheinander einzeln messen müssen und das Ergebnis statistischer Natur ist.
Also c != c (soll "ungleich" heißen) bzw. c1>c2 ist schon auch möglich und messbar aber eben nicht "nutzbar" - denke ich zumindest und Dein Link scheint das auch sehr schön zu bestätigen.
Mein Experiment erscheint mir vom Aufbau her allerdings wesentlich einfacher als die beschriebenen und würde die "Merkwürdigkeiten" der QT sehr schön und logisch nachvollzeihbar darlegen und vor allem auch bestätigen.
Vor allem würde mich nach wie vor interessieren ob die Wahrscheinlichkeitswelle nicht vielleicht doch schlauer ist als angenommen und die Laufzeitmessung von "einzelteilchen" mit einem Verschwinden des Interferenzmusters "bestrafen" würde.
Den Nobelpreis möge man mir dann per Post zusenden :D (oder zumindest das Experiment nach mir benennen :mad: )

Uranor

08.08.08, 18:44

Leider reichen meine Fachkenntnisse nicht aus um ganz zu verstehen was damit von Dir gemein ist:
...Schneller als td=0? Für negative Werte besteht keine Theorie. Chaos-kausale t-Invarianz würde ohne Ursache über Energie verfügen...
Ach was, wenn ich Mathematiker bin, ist ein Fahrrad ein Minotaure. :p :rolleyes: Das Zitat meint einfach folgendes:
wenn (v==c)
dann dt=0;
Ein Signalobjekt "verbraucht" also keine Zeit.

Jutsel. Nun habe ein Signal v=320.000 km/sec². Damit wäre die Weltlinie negativ. Das Signal würde sich selbst überholen. Eine Detektierung würde vor der Emission stattfinden. Das Kausalprinzip wäre umgekehrt. - Aber wie gesagt, reine nutzlose Überlegung. Eine Theorie besteht für so etwas nicht. Sie kann es nicht geben, denn mangels Möglichkeit wäre sowas nie falsifizierbar.

Ich glaube, daß die RT hier gar nicht so sehr zum Zug kommt, da mich ja nicht die "absoluten" Laufzeiten interessieren sondern eher ein Laufzeitunterschied
Ist klar. Und gerade hier will ich definitiv keine Prognose wagen. Sie wäre weniger als aus dem hohlen Bauch. Wir haben es mit einer Wellenfunktion zu tun. Das hat offenbar mir Wegen ala unsere mechanischen Vorstellungen nix zu tun. Ich komm auch immer mehr davon ab, mir ein Bild machen zu wollen. Das weitere Verständnis wird sehr viel verschiedene Arbeit benötigen.

daß eine Information nicht mit >c übertragen werden kann, so gebe ich dir natürlich sofort recht, das kommt hier ja gar nicht in Frage, weil wir ja wie gesagt mehrere Photonen nacheinander einzeln messen müssen und das Ergebnis statistischer Natur ist.
Noch "schlimmer". Es ist Signal, ein massefreies Boson. Es hat c oder ist nicht. Denn Trägheit gibt es ja nicht. Es geht also auch nicht, dass ein Photon "langsamer" als c wäre. Ein Wegunterschied wird einen Laufzeitunterschied verursachen. Wie verhält sich nun eine Wellenfunktion?...

Also c != c (soll "ungleich" heißen) bzw. c1>c2 ist schon auch möglich und messbar aber eben nicht "nutzbar" - denke ich zumindest und Dein Link scheint das auch sehr schön zu bestätigen.
Oh ja, c != c; ist als Ausdruck bekannt, wird in der Informatik genutzt. Ich denke an sowas gar nicht mehr. Es geht doch nicht. Unsere Optik ist bosonisch, unsere Erfahrung ist leptonisch. Beides ist absolut verschieden.

Dein Experiment-Aufbau ist interessant. Ich hatte mich mit Echo auch sehr zurückgehalten. Was ich beitragen könnte, weißt du allemal. Warten wir ab, was Spezialisten in der Kellerbar rausbekommen. :p

Gruß Uranor