A JÁNOSSY-KÍSÉRLETEK III. Egyfotonos kísérletek

Átírás

1 galaxon belül terjedée orán bekövetkezô ütközéekre épített elmélet beclét (a 7. ábra folytono görbéje).a modellek mnden bzonytalanága ellenére egyértelmû, hogy a máodlagoan keltett poztronoknak a töltött leptonokhoz vzonyított arányában az energa növekedéével cökkenét kellene tapaztaln. A mért többletfluxu valamféle elôdlege forrá(ok) jelenlétét valózínûít. Az elmúlt közel egy év aztrofzka rodalma tele van a lehetége elôdlege forráokra vonatkozó javalatokkal.ezek a pontzerû (pulzár) forráoktól egézen az úgynevezett kozmku húrok bomlátermékeg terjednek.termézeteen zámo elemzé zületett a ötét anyag eredetére, amelyet az antprotonpektrumban nem ézlelt extra komponen nagyon erô korlátok közé kényzerít. A PAMELA mzó adatgyûjtée legalább 009 végég tart.az adator továbbnövelée lehetôvé tez a pektrum 300 GeV-g tatztkalag megbízható meghatározáát.az annhlácó mechanzmu az annhlálódó rézeckék tömegének közelében éle levágát követel.ez a karakterztka nagyon vlágo útmutatát adna a CERN LHC kíérleteben az új (zuperzmmetrku) rézeckék kereééhez.ugyanakkor a környezetünk galaktku röntgenforráat mnden korábbnál rézleteebben feltérképezô FGST (Ferm Gamma Ray Space Telecope) mzóval a poztrontöbblethez eetleg járulékot adó pulzárforráok megtaláláában jelentô elôrehaladá várható.ugyanez a berendezé a galaxunk centrumában lévô zupermazzív fekete lyuk környezetébôl ézlelt röntgenfotonokkal alkalma a ötét anyag annhlácójából zármazó fotonok kmutatáára, bár ezek leválaztáa az egyéb forráokról erôen modellfüggô. A példák alapján vlágo lehet e ckk zándéka: a cllagázat é rézeckefzka zemléletû kutatá programok özehangolt megvalóítáa elônyenek hangúlyozáa.remélhetôleg az egymá törekvéet kölcönöen koltó ellenpropaganda-kampányok korzakát a vlág zerkezetére vonatkozó tudáunkat kölcönöen kegézítô meretekkel gazdagító együttmûködé korzaka váltja le. Irodalom. S..M. Whte: Fundamentalt phyc: hy ark Energy bad for Atronomy. Rept. Prog. Phy. 70 (007) E.W.olb: A Thouand Invble Cord Bndng Atronomy and Hgh-Energy Phyc. Rept. Prog. Phy. 70 (007) Cleveland, B.et al.: Meaurement of the olar electron neutrno flux th the Hometake chlorne detector. Atrophy. Journal 496 (998) J.N.Bahcall, A.Serenell, S.Bau: Ne olar opacte, abundance, heloemology, and neutrno fluxe. Atrophy. Journal Letter 6 (005) L85. 5.av, R.et al., 97 Proc. of the Neutrno 7 Conference, Balatonfüred, Hungary. (zerk.a.frenkel, G.Marx) OM TECHNOINFORM, Budapet 97, vol., p Forrá: 7..Rajagopal, F.Wlczek: The Condened Matter Phyc of QC.n Handbook of QC (zerk.m.shfman) World Scentfc, 00, vol.3, pp e Han et al.: Search for table Strange Quark Matter n lunar ol. Phy. Rev. Lett. 03 (009) E.T.Herrn,.C.Roenbaum, V.L.Tepltz: Semc earch for trange quark nugget. Phy. Rev. 73 (006) A.Tengo, S.Mereghett: XMM-NEWTON dcovery of 7 pulaton n the olated neutron tar RX J The Atrophycal Journal 657 (007) L0L04..Cloe, ougla, et al.: A rect Emprcal Proof of the Extence of ark Matter. The Atrophycal Journal 648 (006) L09L3..O.Adran et al.: Ne Meaurement of the Antproton-to-Proton Flux Rato up to 00 GeV n the Comc Radaton. Phy. Rev. Letter 0 (009) 050; An anomalou potron abundance n comc ray th energe,500 GeV. Nature 458 (009) A JÁNOSSY-ÍSÉRLETE III. Varga Péter Műzak Fzka é Anyagtudomány utatóntézet Egyfotono kíérletek A Jánoy vezette kíérletek mertetéénél rámutattunk, hogy ezeket zgorú értelemben véve nem egy fotonnal végezték el.valójában a fénynyalábban a rézben átereztô tükör é a detektorok között (lád I.réz a [] koncdencakíérlet) zakazon, lletve a rézben átereztô tükör é a reflektáló tükrök (lád I. réz a [3] nterferencakíérlet) között zakazon a fény energájának várható értéke nem haladta meg egyetlen foton hν energáját.a fényforrá a kválaztott hullámhozon mnden rányban ugároz, a teljeítménye ugyan cak mkroattokban mérhetô, de a fotonok záma így nagy.m cak egy zûk nyalábot válaztottunk k, ezzel nem a fotonok zámát cökkentettük, hanem annak a valózínûégét, hogy egy adott foton a nyalábon belül tartózkodk.ez a megállapítá nemcak Jánoy kíérletere vonatkozk, hanem a több, eddg mertetett kíérletre.ezért fordulhatott elô, hogy az elôzô rézben tárgyalt kíérletekben (II.réz [5, ]) legalább két foton eett be a két detektorra a feloldóképeégnek megfelelô dôtartam alatt. Apect [] é tára állítottak elô olyan fényforrát, amely lehetôvé tette, hogy kjelentheük, hogy egy adott dôntervallumon belül nagy valózínûéggel nncen egynél több foton a térnek abban a tartományában, amelyet fent defnáltunk.a fényforrá kalcumgôzt tartalmazott, az atom termémája az. ábrá n látható.legyen az atomok ûrûége olyan kc, hogy a gerjeztett atom cupán ugárzáal vezthet el energáját.amennyben egyedül a 4p nívó van gerjeztve, akkor cak a 45p é a 44p nívóra van ugárzáo átmenet.a 44p nívóra való átmenetnél a kugárzott fény hullámhoza 4,7 nm, a kazkád máodk lépcôjében klépôé pedg 55,3 nm.a közbülô 44p VARGA PÉTER: A JÁNOSSY-ÍSÉRLETE III. 37

2 406 nm 55 nm 4 44,7 nm 4p 55,3 nm 44p S P. ábra. A Ca termémájának felhaznált réze nívó élettartama τ 4,7 0 9.A 4p állapot gerjeztéét válazuk olyan kcre, hogy ezen dô alatt nagy valózínûéggel ne gerjedjen még egy atom, így bztoak lehetünk abban hogy a 55,3 nm hullámhozon kugárzott foton detektáláa eetén a τ dôvel özemérhetô ntervallumon belül nagy valózínûéggel egy é cak egy foton tartózkodk a térben. Ügyeln kell arra, hogy cak a knduló 4p állapotot gerjezük.ez nem lehetége a 4 4p átmenetnek megfelelô hullámhozú fénnyel, mert a fôkvantumzám nem változk, az átmenet tltott.ezért a zerzôk a kéthullámhozú (kétfotono) gerjeztét alkalmazták, egydejûleg 406 nm é a 55 nm hullámhozzokon mûködô lézerrel vlágították meg a gázt.az lyen gerjezté hatáfoka kc, de a lézerek nagy teljeítménye matt a gerjezté valózínûége nagy. Ezzel elértük azt, hogy van olyan fényforráunk, amely rövd dôn belül két é cak két meghatározott hullámhozhoz (frekvencához) hozzárendelhetô fotont emttál. Granger é tára [] két kíérletet végeztek.az egyk megfelel a koncdencakíérletnek (. ábra), de a berendezé cak akkor kerül mérére kéz állapotba, amkor az 55,3 nm hullámhozra érzékeny detektor fotont detektál.termézeteen a detektor em zámlál meg mnden fotont, de ha megzólal, akkor jelen van a térben a kazkád mák átmenetében emttált foton.ezt a fotont lehet detektáln egy mák zínzûrô-detektor kombnácóval, de ne eük el, elôbb bocáuk a 4,7 nm hullámhozú ugárzát rézben átereztô tükörre, utána pedg a t é r detektorra. A detektor egy adott dôtartamú kapujelet ndít el, ez engedélyez a mák két detektor jelenek é azok koncdencának zámláláát.mvel a mák 3. ábra. A koncdencajelek záma a kapujel hozának függvényében 55,3 nm 4,7 nm F r W. ábra. Granger é tára [] koncdencamérée. F a Ca fényforrá, a montor detektor, t é r az átereztett é a vzavert fény detektora, W kapujel formáló áramkör, G kapu,, N t é N r zámlálók. foton rövd dôn belül követ az elôt, a kapujelet rövdre válaztjuk é fgyeljük, vajon megzólal-e mndkét detektor, a t é a r. A kvantumelmélet értelmében vzont cak a t vagy a r detektor zólalhat meg, tehát nem lép fel koncdenca.hozú kapudô eetén a berendezé már azokat a fotonokat megzámlálja, amelyek az engedélyezô jeltôl függetlenek, mert ezek egy kéôbb atom átmenetbôl zármaznak.ez felel meg a véletlen koncdencáknak.a mért görbe alakja a kapujel függvényében a 3. ábrán látható.rövd kapujeleknél nem volt koncdenca, tehát a 4,7 nm hullámhozhoz rendelhetô foton cak az egyk detektort zólaltatta meg. Ez volt az gaz koncdencaméré. Valóban hullámként terjedt a ugárzá? Ezt ugyanebben a [] ckkben közölt kíérletben gazolták. MachZender-nterferométert haználtak (4. ábra); ez nem má, mnt egy zéthajtogatott Mchelon-nterferométer, de két detektorral lehet mérn, a tükör 4. ábra. MachZehnder-nterferométer. é T 0 rézben átereztô tükrök, T é T tükrök. t G két oldalán.úthozkülönbéget a vagy a rézben átereztô tükörnek a normála rányában végzett mozgatáával lehet létrehozn.az elektromágnee hullámok elmélete zernt a két cíkrendzer egymához képet π fázal el van tolva (lád Appendx), ha egy tükörállánál az egyk oldalon nterferenca-maxmumot találunk, a mák oldalon mnmum lép fel. A detektorok jelét cak akkor zámlálták meg, ha az 55,3 nm hullámhozú ugárzát regztráló detektor ezt engedélyezte.az 5. ábrán a két detektor által mért mpulzuzámot ábrázolták, a rézben átereztô tükör helyzetének függvényében.egy-egy pont λ/50 eltolának felel meg.tztán látható hogy a két detektor ellenfázban volt. Ez volt az gaz kntenztáú nterferencaméré. Granger é tára megvalóították, hogy valóban egyetlen foton legyen cak a berendezében, é meggyôztek arról, hogy a bevezetében felvetett ellent- N N t r S T 4,7 nm W T S 37 FIZIAI SZEMLE 009 /

3 beütézám MZ Az elérhetô, hogy két, ω é ω körfrekvencájú hullám egyetlen, ω + ω körfrekvencájú hullámot kelten.a fordított eetre van lehetôég, hogy egyetlen beeô, ω 0 frekvencájú hullám két, ω é ω frekvencájú hullámot gerjezen, az beütézám catornazám MZ 5. ábra. Intenztáelozlá A MachZehder-nterferométer két kmenetén [] mondá zeparált fotonok etén fellép.granger eredménye még magyarázható lenne a foton kollapzuával, amt Jánoy vezetett be (lád I.réz). Többzör hvatkoztunk a kvantum-elektrodnamkára, talán ez kküzöböl a kollapzut? Nem, cak olyan zabályrendzert alkotott, amelyk automatkuan megalkotja a fotont, mnt a fényelektromo jelenég okozóját catornazám ell a kvantumelektrodnamka! Melôtt fejezetünk címében zereplô tárgyra térnénk, egy újabb fogalommal kell megmerkednünk: a paramétere ugárzáal. Már az elôzô fejezetben olyan fényforráal találkoztunk, amely közel egydejûleg két fotont emttált. Mot lyenre lez zükégünk, de az elôzôekben még nem zámított a hullámok fáza, mot olyan fényforrát válaztunk, amelynél ezt fgyelembe lehet venn.egy nemlneár optka jelenéget, a paramétere ugárzát haználjuk fel.imert, hogy egy nagy ntenztáú, ω 0 frekvencájú lézer megfelelôen megválaztott anyag eetén ω 0 frekvencájú hullámot, felharmonkut kelt. Ahhoz, hogy az alaphullám terjedée orán folytonoan generálja a aját felharmonkuát az kell, hogy az alaphullám é a felharmonku mndvégg fázban legyenek, vagy a két hullám egyenlô ebeéggel terjedjen. Ehhez teljeülne kellene az ω 0 t k ω 0 r ϕ ω 0 ω 0 t k ω 0 r ϕ ω 0 egyenlôég teljeülée eetén.ezt a ugárzát paramé- tere ugárzának nevezk.mvel az egyenletnek mnden dôben é mnden pontban teljeülne kell, ezért zükége, hogy külön-külön az ω 0 t k 0 r ϕ 0 ω t k r ϕ ω t k r ω 0 ω ω, k 0 k k, ϕ 0 ϕ egyenlôégek fennálljanak.itt az ndexek az angol termnológa alapján a gnal é az dle kfejezéeknek felelnek meg, az elôbb frekvencája a magaabb, de a frekvencák különbége kc.a hullámvektorokra krótt egyenlôég azt tükröz, hogy a krtályból klépô két hullám egymáal zöget zár be (amely a gyakorlatban kc).az látzk, hogy a fázok özege em lehet független a belépô hullám fázától, de különbége tetzôlege lehet, ôt exp ϕ exp ϕ 0 6. ábra. oncdencaméré a) a zeparált [3], b) az egyeített [4] paramétere nyalábokkal () gaz, ha a fáz egyenlete elozláú a (0, π) ntervallumban. ét kíérletet mutatunk be.az elô [3] eredményének nterpretáláához még nncen zükég kvantumelektrodnamkára.argon on lézer 35, nm hullámhozú ultrabolya fénye eett be egy 8 cm hozú kálum-dhdro-fozfát krtályra (6.a ábra).a krtályon a fény dô alatt haladt kereztül.a krtály optka tengelye 50,35 zöget zárt be a belépô felület normálával, ekkor teljeült az a feltétel, hogy a két klépô 680 nm é 75 nm hullámhozú ugárzá együtt haladjon a belépô hullámmal.a különbözô rányú hullámok zínzûrô után egy-egy gyor detektorra etek, amelyek felbontáa 0 0 volt.a két detektor jelét olyan berendezébe vtték, amely regztrálta a két mpulzu beérkezée között eltelt dôt.az dôkülönbég függvényében olyan görbét kaptak, amelynek félzéleége 0 0 volt.özevetve a egyenlôégnek, ez vzont nemcak a frekvencára, ha- nem a hullámzámra é a fázra kkötét ad.(a vektorokat félkövérrel jelöljük, utalva arra, hogy a két hullám különbözô rányba terjed.) A hullámzámot a törémutató meghatározza, k n ω/c, ezért a törémutatónak az alapfrekvencán é a felharmonkuon meg kellene egyezne.ez a dzperzó matt zotróp közegben nem teljeül, anzotróp közegben cak meghatározott terjedé rány é meghatározott polarzácó mellett. 0 a) 0 b) T T VARGA PÉTER: A JÁNOSSY-ÍSÉRLETE III. 373

4 krtályon való áthaladá dejével látjuk, hogy a két foton egy dôben, vagy legalább közel egy dôben keletkezett. Látható, hogy mot, mnt az elôzô fejezetben tárgyalt kíérletben egydejûleg két foton jelenk meg. A máodk kíérlet alkalmat ad arra, hogy megmutauk, hogy cak a zgorúan alkalmazott kvantumelmélet ad a tapaztalattal egybehangzó eredményt.a kíérletet [4] egyzerûített formában mutatjuk be, de a lényegén nem változtatunk.a paramétere ugárzában keltett hullámok a krtály k mérete matt nem monokromatkuak, ávzéleégük jóval nagyobb, mnt az ôket létrehozó lézeré.m mot a két hullámot monokromatkuként kezeljük. Megnt koncdencákat mérünk, de gondokodunk arról, hogy a elektronokzorozók mndegykére beeen mnd a gnal, mnd az dle hullám.az erre zolgáló berendezé émája a 6.b ábrán látható. A két hullámot egy-egy T, lletve T tükör egítégével félg átereztô tükörre vetítjük, nnen jutnak el a detektorokra.bár a két hullám velezületett fázának különbége ugyan tetzôlege, de ezt a különbéget zabályozn lehet, ha a tükröt a aját normála rányában elmozdítjuk.ha felfelé mozdul el, akkor az dle hullám fáza változatlan marad, de a gnal hullám úthoza megrövdül, így fáza változk.a tükör lefelé mozgatáával az dle úthozát változtatjuk.érdé, befolyáolja-e é hogyan befolyáolja az így létrehozott útkülönbég a mért koncdencák zámát. Áttekntjük a kvantumelektronka általunk felhaznált zabályat.az elektromágnee teret leírhatjuk fotonzámállapotok zuperpozícójaként, ezeket az állapotokat 0,,, (ket) vektorokkal jelöljük, ezekhez rendeljük hozzá a 0,,, (bra) vektorokat.az ortogonaltá fennáll, tehát két vektor kalárzorzata n m 0,han m é n n.a fzka mennyégeket (általában) nem felcerélhetô operátorok írják le.ülönö zerepe van az â megzünteté é az â + kelté operátoroknak, ezekre fennáll â 0, â 0 0, â 0. () (Nem az általáno zabályokat adtuk meg, cak azt, amt felhaználunk.) Szükégünk lez azokra az eetekre, ha a fent operátorokat egymá után kétzer alkalmazzuk, â â, ââ 0. (3) Ezek a zabályok már a fent () egyenletekbôl következnek. Vegyük ézre, mlyen okat fejlôdött a technka, a fzka haladáa következtében; az elô (az elô rézben [] alatt dézett) kíérletben a felbontóképeég négy nagyágrenddel rozabb volt! oheren íkhullámokkal fogunk operáln, é ezt cupán a 0 é a 0, lletve az é a állapotok zuperpozícójával fogjuk leírn.ez a közelíté, cak abban az eetben gaz, ha a fotonok várható záma nagyon kc, de ezt feltettük már elôzô megfontoláankban. A íkhullám térerôég-vektorának operátora két tagból áll: ahol Ê, Aâexp (ω t kr ϕ), Aâ exp (ω t kr ϕ). A térerôég kfejezéének ez a formája haonlít a klazku alakhoz, ha az utóbbt komplex formában írjuk fel ahol E E E, E A exp (ω t kr ϕ), E A exp (ω t kr ϕ). Ha a kvantumo formába a kelté é megemmíté operátorok helyére -et, továbbá Ê (+) helyett E-t, Ê ( ) helyett E -ot írunk, akkor a klazku alakot kapjuk vza.erre a zabályra helyetteíté zabályként fogunk hvatkozn. Az ntenztá operátoraként az Î zorzatot fogjuk felhaználn, am megnt cak haonlít a klazku I EE kfejezéhez.lazkuan EE A. A paramétere fényben egydejûleg két foton van jelen, ezt az, lletve az vektorpárral fogjuk jelöln, mert a két fotonállapot megkülönböztethetô, hzen a két hullám má rányból érkezk é frekvencája különbözk.az állapotokra ható operátorokat az é az ndexzel különböztetjük meg. Ezek az operátorok felcerélhetôk. A következô elem, de hozadalma zámítá zükége ahhoz, hogy a látzólag haonló kvantumo é klazku zámítá eredményet özehaonlíthauk.felhaználn az operátorokra felírt () egyenleteket, valamnt a két hullám fázkülönbégére vonatkozó () egyenletet fogjuk.a 6.ab ábrán látható berendezében a koncdencák záma éppen úgy, mnt az elôzô fejezetekben arányo az ntenztáok zorzatával, cak mot ezek operátorok. 374 FIZIAI SZEMLE 009 /

5 ülönbözteük meg a látható két detektor bemenetén megjelenô térerôéget é az ntenztát az, lletve a ndexzel. Akoncdencák várható záma p Î Î p, (4) ahol p arányoág tényezô elôorban a detektorok hatáfokától függ. Acúco külô zárójel megnt cak a várható értékre utal, a két paramétere hullám fázkülönbégére tett () kköté fgyelembe vételére. Vegyük ézre, hogy nem kvantumo eetben a (4) kfejezé jobb oldalán egyzerûen az I I E E E E E E E E mennyég, az ntenztáok zorzata állna, de az operátorok orrendje nem tetzôlege. Felírjuk a térerôégek négy operátorát. Amnt már többzör rámutattunk, a terjedô teret hullámként kell kezelnünk, A A A A â exp ω t ψ ϕ k l â exp ω t ψ, â exp ω t ψ ϕ â exp ω t ψ k l, â exp ω t ψ ϕ â exp ω t ψ k l, â exp ω t ψ ϕ k l â exp ω t ψ. Itt ω, ω,k,k a két hullám frekvencája, lletve hullámzáma. ψ-vel jelöltük azt a fázt, amellyel az, lletve az hullám eljut a krtálytól a, lletve a detektorra, amkor a félg átereztô tükör a knduló állapotban van, l pedg a tükör elmozdítáa. Ha l poztív, akkor az hullámot ettetjük a detektorhoz vezetô útjában, a mák hullám úthoza változatlan maradt, negatív l eltolá mellett ugyanez fordítva. Akét hullám velezületett fáza ϕ é. Végül az az magnáru egyég, mnt zorzó, a rézben átereztô tükrön való reflexónál fellépô fázugrá matt jelenk meg (lád Appendx). Atérerôégeknek fent kfejezéet kell behelyetteíten a (4) egyenletbe, ezzel egy 6 tagból álló özzeghez jutunk. Szerencére 0 tagban zerepel az exp ϕ kfejezé, vagy ennek komplex konjugáltja, ezért a 0 tag várható értéke nulla, é cupán hat tag marad meg: p A 4 â â â â â â â â ahol â â â â â â â â â â â â exp k k l ψ â â â â exp k k l ψ, ψ ψ ψ ψ ψ (5) a hullámok fázkülönbégének az a különbége, amely a krtálytól a detektorokg vetetô úthozak különbégébôl ered, rreleván mennyég. Áttekntjük az egye operátorkombnácók hatáát a fotonállapotokra. Emlékeztetünk arra, hogy az é az állapotokra vonatkozó operátorok egymáal kommutálnak. Felhaználjuk a () é a (3) özefüggéeket. Az elô operátorkombnácót kválaztva: â â â â â â â â 0 â â 0, mvel bármely vektormennyég nullával zorozva eltûnk. Ugyanez áll az (5) egyenletben álló máodk operátorkombnácóra. Atovább kombnácókban mnd az mnd az állapotokra vonatkozó kelté é megemmíté operátor zerepel, mégpedg helye orrendben, a kreácó operátorok mndenütt megelôzk az annhlácóokat. Ezért a tovább négy kombnácó azono alakra hozható, â â â â â â â â. Tehát kvantumo eetben a koncdencák záma pa 4 co k k l ψ. kv Aklazku zámítá má eredményt ad. Elegendô, ha az eltûné é kreácó operátorok helyébe az (5) VARGA PÉTER: A JÁNOSSY-ÍSÉRLETE III. 375

6 kfejezébe cupa -et írunk, é az állapotvektorokat elhagyjuk. Ekkor vzont az elô két vektorkombnácó eredménye em tûnk el, ezért pa 4 co k k l ψ. kl vantumo zámítá etén a zárójelben lévô kfejezé 0 é 4 között változk, míg klazku zámítá eetén a függvény cak é 3 között. Mvel mnden mért mennyég hbával van terhelve, azt mondjuk, hogy nem-kvantumo zámítá eetén a függvény a aját átlagának fele é máfélzeree között változk. A 7. ábra a mért koncdencák zámát mutatja a tükör helyzetének függvényében. Mvel a mérét vége ávzéleégû paramétere hullámokkal végezték, nem deál znuzgörbét kaptak, hanem mndkét oldalon lecengô függvényt. Míg az átlago koncdencazám körülbelül 0/00 volt, látható, hogy helyenként ez a mennyég 05/00 alá ek. Megmutattuk tehát, hogy a zgorú kvantumelmélet vezetett jó eredményre. Az olvaó joggal felróhatja, hogy mért nem tárgyaltuk már magát a paramétere ugárzát a kvantumelmélet nyelvén, hzen ez rendelkezéünkre állt [5]. Aparametrku fény kvantumo é nem-kvantumo tárgyaláának az a réze, amt ebbôl khaználtunk nem ad má eredményt. Az utak éppen ennél a kíérletnél válnak zéjjel é azt zerettük volna, hogy ezt láa tztán az olvaó. Megjegyezzük, hogy a két hullám frekvencájának különbége c λ volt, ez megfelel annak a távolágnak, amellyel két maxmum között a tükröt elmozdították. Nem furca, hogy egy koncdencaberendezé nterferencát (lebegét) mért? Személye tanulág c 05 λ 37 Elndultam egy problémából, amelyet nemcak Jánoy exponált, hanem elôtte okan máok. Az újdonág nem a probléma felvetée volt, hanem az, hogy a kíérleteket ugyanabban a laboratórumban, lehetôleg ugyanolyan ezközökkel akarta Jánoy elvégezn. Aelvégzett munka akkor jelentô volt, ha a koncdencakíérlet dézettége nem érte el a Hanbury-Bron é T munkájának dézettégét. Az elô rézben dézett [] munka cak azt mutatta meg, hogy a foton nem válk ketté, amt fonto volt megmutatn. Akortárak tudtak róla, de eredménye megfelelt a várakozáoknak, míg az utóbb a máodk rézben dézett [5] eredménye meglepetéként hatott é a kéôbb kutatá zámára fonto volt, mert felhívta a fgyelmet a koheren állapotok jelentôégére [6, 7]. Elárulom, hogy jómagam mlyen tanulágot nem vontam le a II. fejezetben leírt kíérletekbôl. Azért tezem, nehogy az olvaó haonló meggyôzôdére koncdencazám (/) dt (f) f ábra. Amért koncdencák záma a tükör helyzetének a függvényében [4] juon. Ellentmondát láttam a két kíérlet eredmény között, amre nem találtam raconál magyarázatot. Az ellentmondá-menteég vzont logka kategóra, a gondolkodáunktól megkövetelhetjük, de a termézettôl nem. Atudomány feladata a jelenégek megmerée, az azok között özefüggéek feltáráa, a jelenégek adekvát leíráa. Ne követeljük meg, hogy mndez megfeleljen az a pror elképzeléenknek. Sokág úgy tûnt, hogy a jelenégeket a klazku elmélettel le lehet írn, ha megfejeljük a detektálánál fellépô kollapzu hpotézével, meg azzal, hogy a fotoelektron hrtelen klépéének valózínûége arányo az ntenztáal. Ez haználható az egyfotono kíérleteket tárgyaló fejezetg, de azután côdöt mondott. A Fzka Szemle még keveet foglalkozott azokkal a kíérletekkel, amelyek a kauzaltá côdjét bzonyították. Ideje lenne a legfontoabbakat özefoglaln. Jánoy nem okkal betegége elôtt már mondta, hogy talán még baj van a kauzaltáal, de az ezt bzonyító kétégbevonhatatlan tapaztalat gazolát már nem érte meg. Appendx nyaláboztó helye ( mm) Az energamegmaradá elvét értené, ha nem vennénk tekntetbe azt a fázváltozát, amely a Mchelon-nterferométer rézben átereztô tükrén megy végbe, amkor a belépô nyaláb vzaverôdk, lletve áthalad rajta. Ha a tükör nagyon vékony fémréteg (manapág már nem az) akkor feltezk, hogy a beeô hullám cak elhanyagolhatóan k fázváltozáal megy át rajta. Tegyük fel, hogy az nterferométer karjanak hoza egyenlô é egéz zámú többzöröe a fél hullámhoznak, tehát az nterferenca teljeen kontruktív. Legyen a belépô fény ntenztáa I, vzavert é az átereztett fény ntenztáa t I, lletve r I, ahol t a tranzmzó-, é r a reflexóképeég, a megfelelô térerôégek pedg E t ti / é E r ri /. Tekntük elôzör az M megfgyelé pont rányába haladó hullámot (lád elô réz. ábráját). A T tükrön vzavert hullám újra vzaverôdk a rézben átereztô tükrön, 376 FIZIAI SZEMLE 009 /

7 míg a T tükrön vzavert hullám áthalad azon. Ezért a két térerôég özege é az ntenztá E M rt I, I M 4r t I. A T tükrön vzavert hullám vzont át halad a rézben átereztô tükrön é a fényforrá felé halad tovább, a T tükrön vzavert hullám pedg még egyzer vzaverôdk, ezért a hullám Akomplex konjugáltakra áll, hogy E t E r E. Szorozzuk meg egymáal a két egyenletet é vegyük fgyelembe az ntenztá kfejezéét, I t I r I rt r t I. Ha a rézben átereztô tükör vezteégmente, tehát t + r, akkor fenn kel állna a rt r t E F r t I egyenlôégnek, tehát rt magnáru. Ha t való, akkor térerôéggel halad a forrá felé. Ennek e hullámnak az ntenztáa I F r t I. Ha a rézben átereztô tükör deál, é r t /, akkor mnd a két rányban I ntenztáú fény halad tovább, tehát a belépô teljeítmény megkétzerezôdött. Ha nem egézen deál, akkor nyertünk. Alkalmazzuk mot következeteen az elektrodnamka zabályat, ezek a Maxell-egyenleteken kívül a folytatá zabályok, amelyek megmondják, mként változnak az egye térkomponenek a közeghatárokon. Az elektromo térerôég vektornak a felülettel párhuzamo komponene a közeghatáron folytono. Legyen ez a komponen párhuzamo a rézben átereztô tükör íkjával, vagy az elô réz. ábrá ján merôlege a papír íkjára. (Abeeé íkban fekvô komponenre a zámolá hozabb lenne, de ugyanazt, az eredményt kapnánk.) Arövdég kedvéért komplex írámódot haználunk, tehát a beeô hullám térerôégét E A exp ω t kz alakban, az ntenztát pedg I EE alakban állítjuk elô. Legyen a reflektált hullám a rézben átereztô tükör íkjában re, tehát a telje térerôég a tükör beeô oldalán E +re, a mák oldalon pedg te. Afolytonoág feltétel matt E +re te, vagy E te re. r a a exp π, a hullám a reflexónál 90 fázugrát zenved. Az M megfgyelé pont rányába haladó hullámok egyzer vzaverôdnek, egyzer áthaladnak a tükrön, tehát fázkülönbégük nem változk. Aforrá felé haladó hullámok közül az, amelyk a T tükörrôl verôdk vza nem zenved fázugrát, amelyk a T tükörrôl verôdk vza, kétzer, tehát éppen ellenkezô fázban van az elôzôvel. Ha a megfgyelé pont felé haladó hullámnak maxmuma van, akkor a forrá felé haladónak mnmuma, é fordítva. Az energa megmarad. Avégtelen vékony tükör perze dealzálá. Arézben átereztô tükrök több delektrkum-rétegbôl állnak, de a folytonoág feltétel mnden felületen teljeül, cak a zámolá bonyolultabb. Irodalom. A. Apect, P. Granger, G. Roger: Expermental tet of realtc local theore va Bell theorem. Phy. Rev. Lett. 47 (98) P. Granger, G. Roger, A. Apect: Expermental evdence for photon antcorrelaton effect on a beam pltter: Ane lght on ngle-photon nterference, Europhy. Lett. (986) S. Frberg, C.. Hong, L. Mandel: Meaurement of tome delay n the parametrc producton of photon par. Phy. Rev. Lett. 54 (985) Z. Y. Ou, L. Mandel: Obervaton of patal quantum beatng th eparated photodetector. Phy. Rev. Letter 6 (988) C.. Hong, L. Mandel: Theory of parametrc don converon of lght. Phy. Rev. A 3 (985) R. J. Glauber: The quantum theory of optcal coherence. Phy. Rev. 30 (963) R. J. Glauber: Coherent and ncoherent tate of the radaton feld. Phy. Rev. 3 (963) 766. Szerkeztõég: 07 Budapet, II. Fõ utca 68. Eötvö Loránd Fzka Tárulat. Telefon/fax: () A Tárulat Internet honlapja e-potacíme: mal.elft@mtez.hu adja az Eötvö Loránd Fzka Tárulat, felelõ: Szatmáry Zoltán fõzerkeztõ. ézratokat nem õrzünk meg é nem küldünk vza. A zerzõknek tzteletpéldányt küldünk. Nyomda elõkézíté: ármán Tamá, nyomda munkálatok: OO-PRESS ft., felelõ vezetõ: Szathmáry Attla ügyvezetõ gazgató. Terjezt az Eötvö Loránd Fzka Tárulat, elõfzethetõ a Tárulatnál vagy potautalványon a zámú egyzámlán. Megjelenk havonta, egye zám ára: Ft + potaköltég. HU ISSN (nyomtatott) é HU ISSN (onlne) VARGA PÉTER: A JÁNOSSY-ÍSÉRLETE III. 377