عرض مصدر تجربة الشق المزدوج

[[ملف:Double-slit de.svg|تصغير|يسار|300px|تجربة الشقين لمرور أشعة ضوئية ذات طول موجة واحد خلال الشقين؛ تنتج عدة خطوط ضوئية على اللوح المستقبل و'''ليس مجرد خطين ضوئيين '''. ذلك بسبب تداخل الأشعة الخارجة من الثقبين. بتكرار تلك التجربة مع إلكترونات - وهي جسيمات - تظهر أيضا عدة تجمعات في خطوط مماثلة لحالة الضوء. يستنتج من ذلك أن الجسيمات مثل الإلكترونات والبروتونات وغيرها لها خواص موجية بجانب خاصتها الجسيمية.]]

{{مقدمة ميكانيكا الكم}}

[[ملف:youngsDoubleSlit.png|تصغير|يسار|250بك|تجربة شقي يونغ]]

'''تجربة شقي يونغ''' أو '''تجربة الشق المزدوج''' هي إحدى أهم التجارب الفيزيائية التي أسهمت في البحث في طبيعة ال[[ضوء]] وإثبات طبيعته الموجية، ثم استخدمت في إثبات وجود خاصية موجية لجميع الجسيمات مثل الإلكترونات وغيرها.<ref>{{استشهاد ويب
  | الأخير = Cassidy
  | الأول = David
  | عنوان = Quantum Mechanics 1925–1927: Triumph of the Copenhagen Interpretation
  | عمل = Werner Heisenberg
  | ناشر = American Institute of Physics
  | سنة = 2008
  | مسار = http://www.aip.org/history/heisenberg/p09.htm
  | doi =
  | تاريخ الوصول = 2008-06-21| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20060707103951/http://www.aip.org/history/heisenberg/p09.htm | تاريخ أرشيف = 07 يوليو 2006 }}</ref><ref>[https://books.google.com/books?id=qY_yOwHg_WYC&pg=PA109 Lederman, 2011, p. 109] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170118230538/https://books.google.com/books?id=qY_yOwHg_WYC&pg=PA109 |date=18 يناير 2017}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة |الأخير1= Donati |الأول1= O | الأخير2= Missiroli |الأول2= G F |الأخير3= Pozzi |الأول3= G |سنة= 1973 |عنوان= An Experiment on Electron Interference |صحيفة= American Journal of Physics |المجلد= 41 |العدد = | صفحات = 639–644 |doi= 10.1119/1.1987321 |bibcode= 1973AmJPh..41..639D }}</ref>

تعتمد تجربة [[توماس يانغ (عالم)|شقي يونغ]] على انعراج الضوء عند شقين رفيعين في حاجز مانع للضوء، حيث يقوم الانعراج بتحويل كلا الشقين إلى منبعين ضوئيين متشابهين مترافقين، وينتج عنها عند استقبال الضوء على حاجز أمامهما أنماط تداخل تتميز بأعمدة ضوئية شديدة الإنارة وأعمدة عاتمة، وهذا ما يشابه ظاهرتي [[تداخل الموجات|التداخل البناء]] و'''التداخل الهدام''' في الأمواج. تم الحصول أيضا على نتائج مشابهة عند استبدال الحزم الضوئية (حزم الفوتونات) بحزم إلكترونات مما كان أحد اثباتات [[ازدواجية موجة جسيم|مثنوية الموجة-جسيم]].

== تجربة شقي يونغ الضوئية ==

تنتمي التجربة إلى فئة عامة من تجارب "المسار المزدوج" ، حيث يتم تقسيم الموجة إلى موجتين منفصلتين (تتكون الموجة عادةً من العديد من الفوتونات ويُشار إليها بشكل أفضل باسم جبهة الموجة ، ولا يجب الخلط بينها وبين خصائص الموجة للفوتون الفردي) . تتداخل جبهتي الموجتين بعد مرورهما من الشقين و تؤدي التغييرات في أطوال المسار لكلتا الموجتين إلى تحول في الطور ، مما يؤدي إلى إنشاء نمط تداخل يظهر في شكل خطوط رأسية على اللوح أو الشاشة المستقبلة.

جزء من سلسلة مقالات حول النسخة الأساسية من هذه التجربة ، يضيء مصدر ضوء متماسك ، مثل شعاع الليزر ، مسلط على صفيحة مثقوبة بشقين متوازيين ، ويتم ملاحظة الضوء الذي يمر عبر الشقين على شاشة خلف اللوحة.<ref name="Lederman">{{استشهاد بكتاب |الأخير= Lederman |الأول= Leon M. |مؤلف2=Christopher T. Hill |عنوان= Quantum Physics for Poets |ناشر= Prometheus Books |سنة= 2011 |مكان= US |صفحات= 102–111 |مسار= https://books.google.com/books?id=qY_yOwHg_WYC&pg=PA102 |isbn= 978-1616142810|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20230307155835/https://books.google.com/books?id=qY_yOwHg_WYC&pg=PA102|تاريخ أرشيف=2023-03-07}}</ref><ref name="Feynman">{{استشهاد بكتاب |الأخير= Feynman |الأول= Richard P. |مؤلف2=Robert B. Leighton |مؤلف3= Matthew Sands |عنوان= The Feynman Lectures on Physics, Vol. 3
 |ناشر= Addison-Wesley |سنة= 1965 |صفحات= 1.1–1.8 |isbn= 978-0201021189|وصلة العنوان= The Feynman Lectures on Physics }}</ref> تتسبب الطبيعة الموجية للضوء في '''تداخل موجات الضوء '''التي تمر عبر الشقين ، مما ينتج عنه نطاقات عمودية ساطعة وأخرى مظلمة على الشاشة - وهي نتيجة لا يمكن توقعها إذا كان الضوء يتكون من جسيمات كلاسيكية. ومع ذلك ، يتم دائمًا سقوط الضوء عند الشاشة عند نقاط منفصلة ، كجسيمات فردية (وليس موجات) ؛ يظهر نمط التداخل من خلال الكثافة المتغيرة لسقوط هذه الجسيمات على الشاشة.
<ref>Feynman, 1965, p. 1.7</ref><ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Leon Lederman|مؤلف2=Christopher T. Hill|عنوان=Quantum Physics for Poets|مسار= https://books.google.com/books?id=qY_yOwHg_WYC&pg=PA109|ناشر=Prometheus Books, Publishers|isbn=978-1-61614-281-0|صفحة=109|تاريخ=27 September 2011|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221122145929/https://books.google.com/books?id=qY_yOwHg_WYC&pg=PA109|تاريخ أرشيف=2022-11-22}}</ref><ref name="Müller-Kirsten">"''...if in a double-slit experiment, the detectors which register outcoming photons are placed immediately behind the diaphragm with two slits: A photon is registered in one detector, not in both...''" {{استشهاد بكتاب |الأخير= Müller-Kirsten |الأول= H. J. W. |عنوان= Introduction to Quantum Mechanics: Schrödinger Equation and Path Integral |ناشر= World Scientific |سنة= 2006 |مكان= US |صفحة=14 |مسار= https://books.google.com/books?id=p1_Z81Le58MC&pg=PA14 |isbn= 978-981-2566911|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20230307155835/https://books.google.com/books?id=p1_Z81Le58MC&pg=PA14|تاريخ أرشيف=2023-03-07}}</ref><ref name="Plotnitsky">{{استشهاد بكتاب |الأخير= Plotnitsky |الأول= Arkady |عنوان= Niels Bohr and Complementarity: An Introduction |ناشر= Springer |سنة= 2012 |مكان= US |صفحات= 75–76 |مسار= https://books.google.com/books?id=dmdUp97S4AYC&pg=PA75 |isbn= 978-1461445173|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20230307155835/https://books.google.com/books?id=dmdUp97S4AYC&pg=PA75|تاريخ أرشيف=2023-03-07}}</ref><ref name="Rae">"''It seems that light passes through one slit or the other in the form of photons if we set up an experiment to detect which slit the photon passes, but passes through both slits in the form of a wave if we perform an interference experiment.''" {{استشهاد بكتاب |الأخير=Rae |الأول= Alastair I.M. |عنوان= Quantum Physics: Illusion Or Reality? |ناشر= Cambridge University Press |سنة= 2004 |مكان= UK |صفحات = 9–10 |مسار= https://books.google.com/books?id=FVtMqukQ6g4C&pg=PA9 |isbn= 978-1139455275|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221122123807/https://books.google.com/books?id=FVtMqukQ6g4C&pg=PA9|تاريخ أرشيف=2022-11-22}}</ref>

== تجربة الشقين مع الإلكترونات ==
أجريت تلك التجارب ذات الشقين أيضا على جسيمات [[الإلكترونات]] واتضح أنـّها تـٌظهر شكل تداخل الموجات كما هو الحال بالنسية للتجارب على الضوء . توضح هذه النتائج مبدأ '''ازدواجية الموجة والجسيم''' للإلكترون (وفيما بعد للجميع الجسيمات الأولية ). إذ أن في [[تداخل الموجات]] يحدث ما يسمى داخلا بناءا constructive interference بين موجتين ويظهر على الشاشة بشكل مناطق مضيئة وأخرى تكون مظلمة معدومة الضوء. حيث يكون فيها التداخل بما يسمى التداخل هدام حيث تكون فيها الأمواج متعاكسة في الطور.
وهذا [[تداخل الموجات|التداخل الهدام]] destructive interference يظهر على الشاشة بشكل شرائط مظلمة تتناوب مع الشرائط المضيئة لتشكل كلها ما يسمى بشرائط أو خطوط التداخل.

[[ملف:Young Experiment2.jpg|تصغير|يسار|250بك|توزع الفوتونات على الشاشة أمام الشقين: الصورة اليمنى تمثل حالة فتح أحد الشقين والصورة اليسرى تمثل فتح الشقين معا.]]

[[ملف:Double-slit experiment results Tanamura four.jpg|تصغير|300px |يسار|نمط التداخل لتجربة الشق المزدوج مع عدد متزايد من الإلكترونات التي تصل إلى الشاشة: 200= b: N ؛ 6000 = c: N ؛ 40،000= d: N ؛ 140000= e: N إلكترون<ref>Beschreibung, Bild a und Quelle siehe [[:Datei:Double-slit experiment results Tanamura 2.jpg|hier]]</ref>]]

كانت مفاجأة كبيرة للعلماء أن يبدي جسيم الإلكترون خصائص الموجات. في نفس الوقت عجزت الميكانيكا الكلاسيكية عن تفسير بنية الذرة في مطلع القرن العشرين . كانت الميكانيكا الكلاسيكية تتعامل مع الإلكترون على أنه جسيم وفشلت في تفسير ذرة الهيدروجين وما تعطيه من خطوط طيف عند تسخينه. ومنها بدأت ميكانيكا الكم في التفسير باعتبار أن الجسيمات لها خواص موجية ، وكان ابتكار الدوال الموجية وتطبيقها على الجسيمات الأولية ناجحا ؛ وتوصل العلماء إلى ميكانيكا الكم .

في بعض الكتب والمحاضرات ، مثل محاضرات Feynman في الفيزياء ، تبرز التجارب الفكرية مع الشق المزدوج بشكل بارز كمقدمة ل[[فيزياء الكم]]. وفقًا لفينمان ، تحتوي تجربة الشق المزدوج على "قلب ميكانيكا الكم" <ref name="مولد تلقائيا1">zitiert nach: [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/phbl.20000560316 Wo ist die Grenze der Quantenwelt?] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210221173914/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/phbl.20000560316|date=2021-02-21}}</ref> ؛ "إنه يحتوي على السر الوحيد".<ref name="مولد تلقائيا1" /> في هذه الكتب المتخصصة يتم استخدام الشق المزدوج لشرح بوضوح كيف في الفيزياء الدقيقة يجب استخدام كل من طرق نظرية الموجة ونظرية الجسيمات لوصف حركة الإلكترونات والذرات الفردية وإشاراتها الشبيهة بالخطوط المتعددة على الشاشة في كل مرة ، وذلك لا يمكن لأي من النظريتين وحدهما تفسير المشاهدات .<ref name="Ludwig_QM_29" /><ref name="Feynman_Lec_3_01" /> ومع ذلك ، فإن التنفيذ الملموس للتجارب على حيود موجات المادة عند الشق المزدوج معقد وصعب ، لأن الطول الموجي للجسيمات الدقيقة له حجم دون ذري. في تجربة الشق المزدوج مع موجات الإلكترون التي أجراها C.Jönsson ، كان الطول الموجي 5 بيكومتر (البيكومتر هو جزء من ترليون من المتر)، وهو حوالي 100 مرة أصغر من الحجم النموذجي للذرة.

== اثبات التجربة مع جسيمات أخرى ==

أجرى كلاوس جونسون تجربة الشق المزدوج مع الإلكترونات <ref>{{Literatur |Autor=Claus Jönsson |Titel=Elektroneninterferenzen an mehreren künstlich hergestellten Feinspalten |Sammelwerk=Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei |Band=161 |Nummer=4 |Datum=1961 |Seiten=454–474 |DOI=10.1007/BF01342460}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Claus Jönsson |Titel=Electron Diffraction at Multiple Slits |Sammelwerk=American Journal of Physics |Band=42 |Datum=1974 |Seiten=4–11}}</ref><ref name="C_Jönsson" /> في عام 1961. مع الذرات الكاملة ، نجح Jürgen Mlynek و Olivier Carnal في عام 1990 <ref>{{Literatur |Autor=Olivier Carnal, Jürgen Mlynek |Titel=Young’s double-slit experiment with atoms: A simple atom interferometer |Sammelwerk=Physical review letters |Band=66 |Nummer= |Datum=1991 |Seiten=2689-2692 |DOI=10.1103/PhysRevLett.66.2689}}</ref> في استخدام جزيئات كبيرة مثل جزيء يحوي 60 ذرة كربون [[فوليرين]] أو (كرات بوكي) ، وفي 2003 نيرز وآخرون.<ref>{{Literatur |Autor=Olaf Nairz, Markus Arndt, [[أنطون تسايلينغر]] |Titel=Quantum interference experiments with large molecules |Sammelwerk=American Journal of Physics |Band=71 |Nummer=4 |Datum=2003 |Seiten=319-325 |Online=[https://www.pdx.edu/nanogroup/sites/www.pdx.edu.nanogroup/files/%282003%29_Quantum%20interference%20experiments%20with%20large%20molecules.pdf online] |Abruf=2019-02-11 |DOI=10.1119/1.1531580}} {{استشهاد ويب |مسار=https://www.pdx.edu/nanogroup/sites/www.pdx.edu.nanogroup/files/(2003)_Quantum%20interference%20experiments%20with%20large%20molecules.pdf |عنوان=نسخة مؤرشفة |تاريخ الوصول=29 مارس 2023 |تاريخ أرشيف=5 أكتوبر 2022 |مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20221005220622/https://www.pdx.edu/nanogroup/sites/www.pdx.edu.nanogroup/files/(2003)_Quantum%20interference%20experiments%20with%20large%20molecules.pdf |url-status=bot: unknown }}</ref>

== المصادر ==

{{مراجع}}
{{تصنيف كومنز}}
{{ميكانيكا الكم}}
{{ضبط استنادي}}
{{شريط بوابات|الفضاء|الفيزياء|المجموعة الشمسية|بصريات|رحلات فضائية|علم الفلك|علوم|ميكانيكا الكم|نجوم}}

[[تصنيف:أساسيات فيزياء الكم]]
[[تصنيف:تجارب فيزيائية]]
[[تصنيف:ضوء]]
[[تصنيف:ميكانيكا الكم]]
[[تصنيف:ميكانيكا موجية]]