Молодежь и наука 2017

147 А. В. Колыхалкин Факультет математики, физики и информатики, IV курс (очная форма обучения) Научный руководитель – Ю. Ф. Головнев ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ В конце XIX начале XX века произошел толчок в познание окружающего нас мира. Выдающиеся гении науки провели ряд экспериментов, которые стали решающим шагом к возникновению нового раздела физики, квантовая механика. Основными среди этих экспериментов являются излучение абсолютно чёрного тела, неупругие столкновения электронов с атомами, фотоэффект, ди- фракция электронов и многие другие опыты. Теперь попытаемся обобщить квантовую теорию, опирающиеся на реальные эксперименты, при помощи сис- темы принципиальных опытов. Мы будем упускать из виду некоторые обстоя- тельства, которые не сыграют значительной роли на общую картину. Попыта- емся увидеть наиболее общие представления о мире, которые не может представить себе человеческий разум. Рассеяние микрообъектов на микрообъектах. Возьмем два пучка частиц «А» и «В» на некото- ром расстоянии и направим друг на друга, перпенди- кулярно движению пучков установим счетчики «1» и «2» регистрирующие рассеянные частицы (рис. 1). Пронаблюдаем, упругие столкновение частиц в системе центра масс по схеме, показанной на нашем рисунке, вероятность рассеяния частиц, регистрируе- мые при одновременном срабатывании счетчиков. Пусть пучок частиц А – α частицы, В – ядра 3 Не. 1 счетчик регистрирует только α частицы, второй 3 Не. В данном случае вероятность рассеяния будет w. Теперь счетчики буду выявлять оба пучка час- тиц. Как показывает опыт, вероятность рассеяния бу- дет уже 2 w . Это можно объяснить, двумя вариантами столкновения частиц, от- разим это на рис. 2. Заменим ядра 3 Не на α – частицы. Казалось результат не изменится, но практика показала обратное. В итоге вероятность снова увеличилась в два раза, и результат уже был 4 w . Но удивительно получается следующее. Если учитывать еще и спиновое состояние и рассматривая уже непосредственно наш опыт с электронами, то результаты поража- ют. Если полагать, что энергии электронов малы и после столкновение их спин не бу- дут учитываться. Рис. 1 Рис. 2