Würzburger Quantenphysik-Konzept

V04 Neutronen-Interferometer (Doppelspalt-Versuch)

Neutronen-Interferometer nach Rauch  Doppelspalt-Versuch

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R. Gähler und Z. Zeilinger, Am. J. Phys. 69, 316 (1991).

Hieraus stammt auch die untere Figur.
[Image] 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.

[Image] 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.