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.
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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. |