VI. Neutronová interferometrie cvičení KOTLÁŘSKÁ 11. DUBNA 2012 F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr

Úvodem Planckova konstanta od teď bude rozhodující budeme sledovat komplementaritu částice – vlna nejprve kvalitativní pohled na de Broglieho/Schrödingerovy vlny pak něco o neutronech neutronová interference – mezi nejkrásnějšími pokusy s vlnovými vlastnostmi částic teoretický přístup fysikální optiky – analogický teorii optického Machova-Zehnderova interferometru

Schrödingerovy vlny

4 25 Schrödingerovy vlny – kvasiklasická aproximace Částice ve vnějším poli: Schrödingerova rovnice stacionární řešení vln. klubka stacionární vlny klasické trajektorie vlastně Fresnelova aproximace fys. optiky INDEX LOMU plavně se měnící lokální vlnový vektor

5 Schrödingerovy vlny – kvasiklasická aproximace Fresnelova aproximace fys. optiky … obvyklý způsob interpretace experimentů klasické trajektorie

Kvantová gravimetrie

7 Interferenční gravimetrie Zpravidla se vliv gravitace v kvantové mechanice zanedbává, jsou to malé síly. Kolik tak činí gravitační potenciál neutronu v poli Zemské tíže? S tímto výsledkem můžeme trajektorie vzít jako bez účinku gravitačního pole H L L ruší se navzájem A B C D

8 Interferenční gravimetrie Zpravidla se vliv gravitace v kvantové mechanice zanedbává, jsou to malé síly. Kolik tak činí gravitační potenciál neutronu v poli Zemské tíže? S tímto výsledkem můžeme trajektorie vzít jako bez účinku gravitačního pole H L L ruší se navzájem A B C D

9 Interferenční gravimetrie Zpravidla se vliv gravitace v kvantové mechanice zanedbává, jsou to malé síly. Kolik tak činí gravitační potenciál neutronu v poli Zemské tíže? S tímto výsledkem můžeme trajektorie vzít jako bez účinku gravitačního pole H L L ruší se navzájem A B C D

10 Interferenční gravimetrie Zpravidla se vliv gravitace v kvantové mechanice zanedbává, jsou to malé síly. Kolik tak činí gravitační potenciál neutronu v poli Zemské tíže? S tímto výsledkem můžeme trajektorie vzít jako bez účinku gravitačního pole H L L ruší se navzájem plocha obemknutá drahami měníme natáčením A B C D

Šíření neutronů v nemagnetických látkách

12 Interakce neutronů s hmotou neutron jádro bodově kontaktní interakce experiment potvrzuje čistě isotropní rozptyl (stejný ve všech směrech). To je signatura krátkodosahového rozptylového potenciálu FERMIHO PSEUDOPOTENCIÁL rozptylová délka z experimentu Konstanty jsou nastaveny tak, že již v Bornově aproximaci geometrický stín

Optický potenciál neutronů v nemagnetických látkách

14 Optický potenciál neutronů v PL Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie OPTICKÝ POTENCIÁL celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie hustota atomů polohy jednotlivých atomů

15 Optický potenciál neutronů v PL Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie OPTICKÝ POTENCIÁL celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie hustota atomů polohy jednotlivých atomů

16 Optický potenciál neutronů v PL Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu

17 Optický potenciál neutronů v PL Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu

Interferometrické měření rozptylových délek

19 Optický potenciál neutronů v PL: interferometrické měření Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu

20 Optický potenciál neutronů v PL: interferometrické měření Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie Interferenčním měřením indexu lomu najdeme rozptylovou délku b !!! celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu

21 Optický potenciál neutronů v PL: interferometrické měření Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie mikroskopickoumakroskopickým Interferenčním měřením indexu lomu najdeme rozptylovou délku b !!! celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu

22 Optický potenciál neutronů v PL: interferometrické měření Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie mikroskopickoumakroskopickým Interferenčním měřením indexu lomu najdeme rozptylovou délku b !!! celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu Roschdestwenski kyvety pára prázdné

23 Optický potenciál neutronů v PL: interferometrické měření Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie Zasouváním klínu z hliníku narůstá dráhový rozdíl celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu PRVNÍ MĚŘENÍ TOHOTO TYPU mikroskopickoumakroskopickým Interferenčním měřením indexu lomu najdeme rozptylovou délku b !!!

24 Optický potenciál neutronů v PL: interferometrické měření Dlouhovlnné neutrony vnímají prostorovou střední hodnotu potenciální energie Zasouváním klínu z hliníku narůstá dráhový rozdíl celková potenciální energie ve vzorku  efektivní konstantní pot. energie index lomu PRVNÍ MĚŘENÍ TOHOTO TYPU mikroskopickoumakroskopickým Interferenčním měřením indexu lomu najdeme rozptylovou délku b !!!

25 Ukázka skutečných hodnot o.k.

26 Ukázka skutečných hodnot UKÁZKA VÝPOČTU PRO HLINÍK hustota  = 2699 kg/m3 relativní atomová hmotnost A = 27 o.k.

The end