1 / 20

NEUTRON-INTERFERENCIA

NEUTRON-INTERFERENCIA. neutron :. Sokkal rövidebb a fényhullámnál sokkal nagyobb mechanikai stabilitás kell. Interferométer: élesen definiált útkülönbségek hullámfront-osztás (Young-féle kétrés-interferencia): lehet, de nem praktikus.

helene
Download Presentation

NEUTRON-INTERFERENCIA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. NEUTRON-INTERFERENCIA neutron: Sokkal rövidebb a fényhullámnál sokkal nagyobb mechanikai stabilitás kell

  2. Interferométer: élesen definiált útkülönbségek hullámfront-osztás (Young-féle kétrés-interferencia): lehet, de nem praktikus amplitudó-osztás (Mach-Zehnder, Michelson)! röntgenre: Bonse-Hart 1964 neutronra: Rauch-Bonse-Hart 1974 óta rengeteg alkalmazás A fő építőkocka: nyalábosztó (beamsplitter) Si egykristály: erős „Bragg-reflexió” a kristálysíkok rendszeréről, ha teljesül a „Bragg-feltétel”:  Vastagkristályban oda-vissza megy a reflexió, mint az inga („Pendellösung”: Ewald 1916) a 50μm egy fordulópontnál elvágva, a visszavert és a továbbmenő nyaláb egyenlő erős: 50-50 %-os nyalábosztó!

  3. Az eredmény, mint fekete doboz: 1 r • r: reflexiós amplitúdó • t: transzmissziós • amplitúdó 1 t Persze az egész tükrözés- szimmet-rikus: 1 r t így a két bemenet tetszőleges szuperpoziciójának átvitele a két kimenet szuperpoziciójába leírható egy ilyen szimmetrikus mátrixszal: amely azonban nemcsak szimmetrikus, hanem unitér is, amiből következik, hogy r/t imaginárius: a reflektált amplitúdó fázisa ±π/2-vel különbözik az átmenő amplitúdóétól! Bonse-Hart-Rauch Si egykristály háromfülű interferométer

  4. destruktív (kioltó) interferencia Jelzi az elnyelő jelenlétét, anélkül, hogy elnyelődött volna: ”KÖLCSÖNHATÁS-MENTES MÉRÉS”

  5. Egy forgatható fázistoló beillesztésével változtatható fáziskülönbséget hozhatunk létre a két ág között (a négyfülűben könnyebben elfér):

  6. Helyezzünk be egy arányú abszorpciót és fázistolást okozó tárgyat: a detektoron megjelenő intenzitás Az interferencia „láthatósága” (VISIBILITY):

  7. Helyettesítsük az elnyelőt egy Fizeau-féle forgó megszakítóval (chopperrel) (Rauch és Summhammer 1987), amely az idő hányadában átereszti, (1- ) hányadában elnyeli a neutront! Az időátlagolt jel -en: Az ehhez tartozó láthatóság: Mivel , így teljesül , ezért ez a láthatóság kisebb, mint az elnyelő anyagminta esetén. Magyarázat: a megszakítási időszakban tudjuk, hogy a neutron csak a másik úton mehetett; ez az út-információ (részecske-szerű tulajdonság!) csökkenti le az interferenciaképességet (hullám-szerű tulajdonság), a komplementaritási elvnek megfelelően. Visszajön az interferencia, ha a megszakító nagyon gyorsan forog! Miért?

  8. Mi történik, ha valamilyen anyagot a neutron útjába teszünk? A neutronok szóródnak a magokon: A mag kicsike: s-szórás a szórási hossz, általában pozitív (pl. Bi), néha negatív (pl. Ti) • effektív Born-közelítés: Fermi-féle pszeudopotenciál Ezt átlagoljuk N/V sűrűségű, rendezetlen eloszlású szórócentrumokra: Ilyen átlagos mélységű potenciálgödörként hat a közeg a neutronra, a fő hatás: megváltozik a hullámhossza TÖRÉSMUTATÓ! OPTIKAI MODELL

  9. OPTIKAI MODELL Mit is jelent a törésmutató? vákuumban , a közegben vákuumban , a közegben DE tömeges részecskére ezért , amiből Fázistolás? D vastag, n „törésmutatójú” anyagon áthaladva:

  10. Fázistolás? D vastag, n „törésmutatójú” anyagon áthaladva: Hát az abszorpció miből lesz? Ha b-nek imaginárius része is van, akkor n komplex, ami elnyelésnek felel meg (Landau-Lifsic III, § 142) • Még egy izgalmas hatás: a hullámcsomag eltolása • λ-függő: a hullámcsomag szét is folyik • b előjele szerint mindkét irányú lehet KÍSÉRLET %

  11. Bi Eltolt hullámcsomagok: nincs interferenciajel b>0 Visszatolja: visszajön az interferenciajel „FÁZIS-EKHÓ” Clothier,…,Rauch…1991 b<0 Bi Ti Bi Spektrális szűrés (Bragg) kiszélesíti a hullámcsomagot, visszahozza az interferenciát „UTÓSZELEKCIÓ”

  12. A dolog nem ilyen egyszerű: a hullámcsomagon belül a rövid hullámok előreszaladnak, a hosszúak hátramaradnak; ennek fontos szerepe van a szétcsúszott hullámcsomagok interferencia-vesztésében (Kaiser, Werner, George; Klein, Opat, Hamilton)

  13. NEUTRON-INTERFERENCIA SPINFORGATÁSSAL • az interferometria érzékeny módszer gyenge erők, kis energiakülönbségek mérésére, amelyek közvetlenül nem észlelhetők, de jól mérhető fáziseltolásokat okoznak: • gravitáció 1 m magasságkülönbségre • szilárd anyagbeli átlagpotenciál • 1 T mágneses tér • Neutronra ezek mind nagyságrendű energiaeltolódást okoznak, ami interferométerben jól mérhető.

  14. Hogyan forog a spin? Larmor-precesszió: pl. tényleg precesszió: Ugyanez síkhullámokkal (Mezei 1988), amelyek L utat tesznek meg z irányú, B erősségű mágneses térben: • Ebből fázistolás lesz: Itt a Larmor-precesszió! , mert L/v=t de: erős térben Stern-Gerlach

  15. bejövő spin-polarizáció x irányban x a felső ágon: az alsó ágon: a detektorba a kettő összege jut: a két ortogonális spinállapot egymással nem interferál: a detektor az intenzitások összegét mutatja, ami a következő fólián látható:

  16. 4π szerint periodikus spinor-fázis !!! Badurek et al, PRD 14, 1177 (1976)

  17. Időfüggő neutronspin-szuperpozició • kettős rezonancia • Oszcilláló mágneses térben • energiaátadás = fázismoduláció Badurek, Rauch, Tuppinger: PRA 34, 2600 (1986) z Helmholtz- tekercsekkel stabilizálva Mi történik? Elmélet a következő oldalon

  18. a forgatás operátora Térjünk át forgó koordinátarendszerre: Rezonáns kölcsönhatás a szolenoiddal Δt ideig: használd ki, hogy Legyen Δt=π: „π-pulzus”, akkor ez Mi van végül is a kísérletben?

  19. Megjelent a rádiófrekvenciás oszcillátor klasszikus fázisa, mint a neutron hullámfüggvényének kvantummechanikai fázisa! Ha a két szolenoidot kétféle frekvenciával hajtjuk meg, az interferométer kimeneténél a két ág lebegése jelenik meg: digitális frekvenciaszintetizátorok energiában ez őrületes pontosság, fázisban normális Bonyolultabb kombinációk: Summhammer et al., PRL 75, 3206 (1995) Összefoglaló: Golub et al., Am.J.Phys. 62, 779 (1994 szeptember)

  20. Fermion-korrelációk neutronokra quant-ph/0509131 (Róma, Perugia, Bari) Koincidenciák kizárása a Pauli-elv miatt és még egy website a bécsiek cikkeivel: www.ati.ac.at/~sekr/hr_publications.html

More Related