SPIS TREŚCI Przedmowa 11 Wprowadzenie... 13 Część I. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z pojedynczymi obiektami mikroświata.. 17 Literatura... 23 1.1. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z fotonami... 25 1.1.1. Wstęp... 25 1.1.2. Korpuskularno-falowa natura fotonów........ 27 1.1.3. Doświadczenie Younga w wersji jednotonowej... 30 1.1.4. Doświadczenie J. A. Wheelera..... 42 1.1.5. Doświadczenie L. Mandela.......... 44 1.1.6. Doświadczenie M. O. Scully ego i K. Drühla kwantowa gumka... 48 1.1.7. Podsumowanie.......... 52 Literatura... 53 1.2. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z elektronami... 55 1.2.1. Wstęp...... 55 1.2.2. Pierwsze eksperymenty interferencyjne z wiązkami elektronów 58 1.2.3. Doświadczenie A. Tonomury interferencja pojedynczych elektronów... 64 1.2.4. Doświadczenia z interferencją elektronów na wielu szczelinach 66 1.2.5. Krótki przegląd wyników teoretycznych i doświadczalnych na temat dyfrakcji 71 1.2.6. Podsumowanie. 75 Literatura... 76 Dodatek 1.2.A. Wyprowadzenie formuły Kirchoffa.... 78 Literatura... 80 1.3. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z neutronami... 81 1.3.1. Wstęp... 81 1.3.2. Początki interferencji neutronowej... 82 1.3.3. Doświadczenia interferencyjne z zimnymi neutronami... 85 1.3.4. Doświadczenia neutronów na jednej szczelinie... 87 1.3.5. Doświadczenia neutronów na dwóch szczelinach... 90 1.3.6. Dyfrakcja neutronów na krawędzi... 93 1.3.7. Podsumowanie.... 102 Literatura... 103 1.4. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z atomami... 105 1.4.1. Wstęp... 105 1.4.2. Opis eksperymentu... 106 1.4.3. Detekcja atomów helu.. 108 1.4.4. Wyniki eksperymentu... 109 1.4.5. Poprawki do eksperymentu doświadczenie z atomami argonu (atomami gazu szlachetnego).... 113 1.4.6. Podsumowanie.... 115 Literatura... 116 1.5. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne z fullerenami... 117 1.5.1. Wstęp 117 1.5.2. Fullereny... 117 1.5.3. Opis eksperymentu interferencyjnego z fullerenami.... 119 1.5.4. Podsumowanie.... 124 Literatura... 124
1.6. Falowa natura cząstek biologicznych i fluorofullerenów.. 127 1.6.1. Wstęp... 127 1.6.2. Porfiryny i fluorofullereny C 60 F 48... 127 1.6.3. Doświadczenia interferencyjne z fluorofullerenami C 60 F 48 i tetrafenyloporfiryną C 44 H 30 N 4... 128 1.6.4. Detekcja molekuł C 60 F 48 i C 44 H 30 N 4 za pomocą spektrometru kwadrupolowego... 132 1.6.5. Wyniki doświadczenia.. 135 1.6.6. Podsumowanie... 137 Literatura... 137 Część II. Doświadczenia dyfrakcyjno-interferencyjne a natura zjawisk kwantowych... 139 2.1. Pomiary bez oddziaływania... 143 2.1.1. Wstęp... 143 2.1.2. Czy można rozszczepić foton?... 143 2.1.3. Czy da się przeprowadzić pomiar bez udziału fotonów?... 145 2.1.4. Realizacja doświadczenia myślowego A. C. Elitzura i L.Vaidmana 149 2.1.5. Kwantowy paradoks Zenona... 151 2.1.6. Efekt Zenona a efekt anty-zenona... 152 2.1.7. Obserwacja kwantowego efektu Zenona... 158 2.1.8. Doświadczalna realizacja efektu Zenona doświadczenie M. A. Kasevicha 160 2.1.9. Obserwacja kwantowego efektu anty-zenona... 165 2.1.10. Podsumowanie... 167 Literatura... 167 2.2. Doświadczenie Hanbury-Browna-Twissa (Interferencja między fotonami z dwóch niezależnych źródeł doświadczalny dowód istnienia pojedynczych fotonów... 169 2.2.1. Wstęp 169 2.2.2. Doświadczenie z żarówkami... 170 2.2.3. Światło termiczne a światło laserowe... 175 2.2.4. Pomiar średnicy kątowej gwiazdy 177 2.2.5. Doświadczenie Hanbury-Browna-Twissa rozważania teoretyczne.. 182 2.2.6. Doświadczenie Hanbury-Browna i Twissa opis oryginalnego eksperymentu.. 186 2.2.7. Antykorelacja fotonowa a mechanika kwantowa.... 189 2.2.8. Interferencja między niezależnymi wiązkami światła..... 193 2.2.9. Podsumowanie...... 195 Literatura... 195 2.3. Zjawisko Kapicy-Diraca... 197 2.3.1. Wstęp 197 2.3.2. Projekt eksperymentu Kapicy-Diraca... 198 2.3.3. Doświadczenie potwierdzające istnienie zjawiska Kapicy-Diraca. 200 2.2.3.1. Rachunek klasyczny... 201 2.2.3.2. Rachunek kwantowy... 204 2.3.4. Wyniki eksperymentu potwierdzającego istnienie zjawiska Kapicy-Diraca... 206 2.3.5. Wyjaśnienie teoretyczne problemu na podstawie rozumowania Kapicy i Diraca. 208 2.3.6. Wnioski wynikające z doświadczenia..... 209 2.3.7. Analogia doświadczenia Kapicy-Diraca w świecie makroskopowym. 209 Literatura........ 214 2.4. Zjawisko Aharonova-Bohma dla pola magnetycznego... 215 2.4.1. Wstęp... 215 2.4.2. Doświadczenie interferencyjne z elektronami bez pola magnetycznego. 216 2.4.3. Doświadczenie interferencyjne z elektronami z polem magnetycznym.. 217
2.4.4. Interpretacje klasyczne i kwantowe doświadczenia. 220 2.4.5. Zjawisko Aharonova-Bohma w nanorurkach węglowych... 227 2.4.6. Podsumowanie.. 229 Literatura... 229 2.5. Zjawisko Aharonova-Bohma dla pola elektrycznego... 231 2.5.1. Wstęp... 231 2.5.2. Dwa typy obrazów interferencyjnych... 231 2.5.3. Doświadczenie pokazujące efekt opóźnienia elektrostatycznego... 235 2.5.4. Podsumowanie. 238 Literatura... 238 2.6. Zjawisko Aharonova-Cashera... 241 2.6.1. Wstęp... 241 2.6.2. Podstawy teoretyczne zjawiska Aharonova-Cashera... 242 2.6.3. Doświadczalna ilustracja zjawiska Aharonova-Cashera... 247 2.6.4. Wyniki doświadczenia.. 250 2.6.5. Podsumowanie... 251 Literatura... 252 2.7. Interferencja par elektronowych par Coopera (nadprzewodnictwo, kwantowanie strumienia magnetycznego i zjawisko Josephsona)... 253 2.7.1. Wstęp 253 2.7.2. Pary Coopera 255 2.7.3. Kwantowanie strumienia magnetycznego 258 2.7.4. Zjawisko Josephsona... 260 2.7.5.Zastosowania... 264 2.7.6. Podsumowanie.. 266 Literatura... 267 Dodatek 2.7.A. Wyprowadzenie pierwszego i drugiego równania Josephsona... 269 Dodatek 2.7.B. Omówienie obrazu interferencyjnego par Coopera w nadprzewodzącym interferometrze kwantowym... 274 Dodatek 2.7.C. Wyprowadzenie wzoru na zależność prądu płynącego przez złącze Josephsona w funkcji strumienia pola magnetycznego w obszarze między złączami... 281 2.8. Spadanie neutronów w polu grawitacyjnym kwantowe efekty grawitacji... 285 2.8.1. Wstęp... 285 2.8.2. Doświadczenie R. Collela, A. W. Overhausera i S. A. Wagnera.... 286 2.8.3. Doświadczenie V. V. Nesvizhevsky ego. 291 2.8.4. Podsumowanie..... 302 Literatura.... 302 Dodatek 2.8.A. Wyprowadzenie wzoru na q grav.... 304 Dodatek 2.8.B. Rozwiązanie równania Schrödingera dla cząstki (neutronu) w potencjale V( x) mgz... 307 2.9. Doświadczenia interferencyjne z kondensatem Bosego-Einsteina 309 2.9.1. Wstęp 309 2.9.2. Podstawy teoretyczne kondensacji Bosego-Einsteina.. 311 2.9.3. Metody otrzymywania kondensatu Bosego-Einsteina.... 313 2.9.4. Pomiar spójności przestrzennej kondensatu Bosego-Einsteina... 324 2.9.5. Podsumowanie... 333 Literatura... 333 Dodatek 2.9.A. Wpływ wymiaru przestrzeni na istnienie kondensatu... 336
Dodatek 2.9.B. Zależność energii kondensatu od temperatury... 345 Dodatek 2.9.C. Wyprowadzenie wzoru opisującego prążki interferencyjne wykroplonego z pułapki kondensatu.... 351 Spis tabel... 363 Spis ilustracji... 365 Spis fotografii... 375 Skorowidz nazwisk... 379 Skorowidz rzeczowy... 385