Comment le «choix» d’un photon peut-il être retardé?

Samuel

Comment le «choix» d’un photon peut-il être retardé?


Ma question découle de deux idées qui semblent contradictoires.

Première idée: l’expérience du choix différé de Wheeler est une variante intéressante de l’expérience à double fente.

Deuxième idée: dans le « référentiel » d’un photon, il est émis et absorbé au même instant; il «ne vit» pas le temps.

Si nous acceptons la prémisse et les conclusions de l’idée deux, comment l’idée peut-elle être intéressante? Il semble qu’il démontre simplement que et instantané pour un photon peut être de plusieurs nanosecondes pour un expérimentateur.

Lequel de ces concepts ne suis-je pas en train de grogner correctement?

Moonraker

Vous devez mettre « cadre de référence » entre guillemets, car, comme l’émission et l’absorption tombent ensemble, il est évident que le photon ne pourra jamais rien référencer. —– J’ai formulé une question similaire dans [ physics.stackexchange.com/questions/103572/… (pour l’intrication quantique, ancienne prime), mais étonnamment je n’ai reçu aucune réponse. Il semble que cette question soit très difficile.

Réponses


 Quantumplate

Pour l’expérience de choix différé de Wheeler, le «choix» d’un photon est dit différé du référentiel de l’expérimentateur.

Il y a deux ou trois choses à souligner ici. Premièrement, le «choix» retardé n’est pas une chose réelle (par exemple, le photon ne recule pas dans le temps à travers la fente et ne fait pas un choix différent), il résulte d’une idée fausse commune de ce qu’est un photon (je clarifierai cela ci-dessous ). Deuxièmement, le cadre de référence d’un photon n’est pas un cadre de référence valide à prendre, donc votre idée deux n’est pas valide.

Un cadre de référence est donc un cadre dans lequel nous pouvons faire des expériences, par exemple mesurer le temps, la vitesse, la longueur, etc. Le temps est mesuré par le mouvement de photons ou de particules (par exemple des atomes) les uns par rapport aux autres. La version la plus simple pourrait être l’horloge lumineuse (lumière qui rebondit entre deux miroirs). En observant un seul photon, il n’y a rien avec lequel calculer le temps, il ne peut pas «voir» ou faire quoi que ce soit, de sorte qu’il ne «perçoit» pas un voyage instantané depuis son émission vers son absorption. De plus, la matière ne peut pas être accélérée à la vitesse de la lumière (elle nécessite de plus en plus d’énergie à mesure que vous vous rapprochez), donc un cadre de référence valide (par exemple contenant de la matière) ne peut jamais voyager à cette vitesse ou vivre ce voyage instantané.

Pour en savoir plus, voir la question  » Cadre de référence du photon  » (vous devrez peut-être suivre quelques liens pour obtenir l’image complète).

Pour l’expérience du choix différé de Wheeler, nous pouvons forcer le photon dans l’expérience à double fente à se comporter comme une particule (en utilisant des télescopes à la bonne distance pour détecter les photons) ou comme une onde (en utilisant un écran de détection). Il en résulte soit deux points lumineux (le photon n’a voyagé qu’à travers une seule fente) soit le motif d’interférence (le photon a voyagé à travers les deux fentes et s’est interféré avec lui-même).

L’expérience de Wheeler a consisté à essayer d’échanger les télescopes pour l’écran de détection après que le photon avait traversé les fentes (ou vice versa). Conceptuellement, le photon a maintenant traversé les deux fentes et est prêt à créer un motif d’interférence, mais trouve ensuite les télescopes, il doit donc revenir en arrière de manière rétroactive et ne prendre qu’une seule fente. Par conséquent, le «choix» fait référence au choix du photon de voyager comme une particule à travers une seule fente ou comme une onde à travers les deux fentes. La partie «retardée» fait référence au fait qu’elle doit faire ce choix après avoir traversé les fentes. Wheeler n’était pas d’accord avec l’explication rétroactive (que le photon voyage dans le temps et change son comportement).

Je pense que la meilleure façon de comprendre (conceptuellement) les expériences à double fente et l’expérience de choix différé de Wheeler est d’oublier un photon comme étant une particule et de le considérer plutôt comme une onde (voir cette vidéo pour une analogie dans l’eau). À tout moment, nous plaçons un détecteur, puis l’onde fait tomber un électron en un seul point sur le détecteur (par exemple, agit comme une particule) mais n’importe où entre les deux, elle se déplace comme une onde étalée. Les motifs d’interférence créés par l’onde (par exemple les pics) donnent la probabilité de l’endroit où le photon sera détecté.

Donc, pour l’expérience de choix différé de Wheeler, « l’onde » se déplace à travers les deux fentes, elle frappe alors soit l’écran du détecteur OU les deux télescopes (peu importe qui ou à quelle fréquence ils ont été échangés), puis en raison de certains critères / interactions avec le détecteur (écran ou télescope), il frappe un seul électron. Si vous y pensez de cette façon, le photon n’a pas à décider par quelle fente passer (il parcourt toujours les deux), aucune décision rétroactive n’est prise MAIS nous avons poussé notre inconnu à savoir ce qui se passe au détecteur (par exemple, ce qui fait que l’effondrement de l’onde est détecté à un endroit plutôt qu’à un autre).

Lisez également cette réponse facile à comprendre concernant les photons voyageant à travers les fentes.

 

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