Doppia fenditura

Il pacchetto è abbastanza largo da alimentare entrambe le aperture. Le due componenti emergenti si sovrappongono e formano frange.

QPE preset #4

Questa pagina descrive il fenomeno usando come fonte primaria il preset e i moduli numerici attualmente implementati in QPE.

Idea fisica

Le due aperture non creano due probabilità indipendenti: creano due ampiezze coerenti che si ricombinano. La posizione delle frange dipende dalla fase relativa e la loro visibilità scompare se si distrugge la coerenza tra i cammini.

Relazione chiave. P=|ψ₁+ψ₂|²=|ψ₁|²+|ψ₂|²+2 Re(ψ₁*ψ₂). È il termine incrociato a contenere l’interferenza.

Protocollo guidato dal preset

Il pacchetto è abbastanza largo da alimentare entrambe le aperture. Le due componenti emergenti si sovrappongono e formano frange.

Prova. Guarda prima Probability, poi Phase e infine Streamlines. Cambia la separazione fra le fenditure e osserva come cambia la spaziatura delle frange.

Attenzione. Bloom e tone mapping rendono le frange più leggibili ma non le creano: torna a Scientific per verificarlo.

Misura. Il preset apre il detector temporale a x=8. Avvia la simulazione e lascia attraversare lo schermo al pacchetto: il flusso positivo Jx viene integrato nel tempo. Poi metti in pausa e usa Sample arrivals con 100, 1000 e 10000 shots. Le barre azzurre convergono verso la curva gialla H(y); osserva anche la TVD, che tende a diminuire.

Relazione. P = |ψ₁ + ψ₂|²: il termine incrociato genera le frange.

Cosa osservare e come studiarlo

Modifica separazione e larghezza delle fenditure una alla volta.
Osserva dove i due fronti si sovrappongono prima che compaiano frange nette.
Confronta il pattern con una singola fenditura.

Storia e stato sperimentale

La doppia fenditura è diventata l’icona dell’interferenza quantistica. Esperimenti con elettroni singoli, incluso il celebre accumulo registrato da Tonomura e collaboratori nel 1989, mostrano che il pattern emerge evento dopo evento.

Scala fisica rappresentativa

Piattaforma rappresentativa	2DEG tipo GaAs / nanostruttura a semiconduttore
Base della mappatura	mappatura a massa efficace (m*=0.067 m_e)
1 unità di lunghezza QPE	10 nm
1 unità di tempo QPE	57.9 fs
Scala energetica E₀=ħ/T₀	11.4 meV
Frequenza equivalente E₀/h	2.75 THz
Nota	Mappatura rappresentativa per semiconduttore. Una unità di lunghezza di 10 nm con m*=0.067 m_e corrisponde a circa 57.9 fs; materiale e confinamento possono modificare la massa efficace.

La scala è un ponte d’ordine di grandezza dalle unità adimensionali di QPE a una piattaforma plausibile; non trasforma il preset in una simulazione quantitativa di quello specifico apparato.

Riferimenti essenziali

A. Tonomura et al. — Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern (Am. J. Phys. 57, 117 (1989))
C. Davisson, L. H. Germer — Diffraction of Electrons by a Crystal of Nickel (Phys. Rev. 30, 705 (1927))

Continua lo studio

Apri Modello & Limiti per sapere esattamente cosa QPE calcola e cosa lascia fuori. Per i valori correnti usa Help → Current Experiment → Current Parameters.