V04 Neutronen-Interferometer (Doppelspalt-Versuch) |
R. Gähler und Z. Zeilinger, Am. J. Phys. 69, 316 (1991).
Hieraus stammt auch die untere Figur.
Neutronen aus einem Reaktor werden durch einen Moderator auf
sehr geringe Geschwindigkeit abgebremst ("ultrakalte Neutronen"),
durchlaufen einen Monochromator, der nur Neutronen mit weitgehend
einheitlicher Geschwindigkeit durchlässt, und treten dann in den
Eintrittsspalt zu einer evakuierten Flugröhre ein, in deren Mitte
sich der Doppelspalt befindet. Zum Nachweis der Neutronen in der
Schirmebene wird ein Zähler mit einem engen Eintrittsspalt
verschoben. Es handelt sich um einen BF3-Zähler, also
einen Geiger-Müller-Zählrohr, dessen Füllgas Bortrifluorid (BF3)
enthält. Treffen Neutronen auf Bor-Atomkerne, findet eine
Kernreaktion statt, und es entsteht einα-Teilchen, das das
Zählrohrgas ionisiert und den Zähler zum Ansprechen bringt.
Die Interferenzfigur wird abgetastet, indem der Zähler mit seinem Eintrittspalt seitlich verschoben wird.
|
|
Es ergibt sich die typische Interferenzfigur bei einem
Doppelspalt. Beachten Sie die geringe Intensität: typisch 20
Neutronen pro Minute, also im Mittel 1 Neutron alle 3 Sekunden!
Man kann gut davon ausgehen, dass in der Regel jeweils nur ein
Neutron "unterwegs" war, und dennoch ergibt sich die
Interferenzfigur!
Mindestens zwei Effekte "verschmieren" das Interferenzmuster: Die endliche Breite des Eintrittsspalts für den Zähler und die endliche Geschwindigkeitsverteilung (Wellenlängenverteilung) der Neutronen. Wie wirkt sich das in der Interferenzfigur aus? |
E | 1. Neutronen zeigen genauso wie andere Teilchen
Interferenz, wenn eine Konkurrenz zwischen zwei oder mehr nicht
unterschiedenen Möglichkeiten (hier Spalt A oder B) besteht.
2. Die Interferenz findet auch dann statt, wenn sich jeweils nur 1 Teilchen im Interferometer befindet. |