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Duality between classical waves and particles
Polina Pogrebinskaya
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Borivoje Dakic
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.72039
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11029.14823.817789-4
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Die Interferenz einzelner Teilchen ist der Kern der Quantenmechanik. Die prominenteste Demonstration dieses Effekts ist das Doppelspaltexperiment: Die Anwesenheit eines Quantenteilchens wird durch einen einzelnen Fleck auf dem Detektionsschirm bestätigt. Während dies eindeutig auf ein Experiment mit partikelähnlichen Objekten hinweist, setzt die Statistik wiederholter Durchläufe Interferenzstreifen wieder zusammen. Diese Beobachtung ist die Quelle des Welle-Teilchen-Dualität und ist dem echten Quantenverhalten gewidmet. Es ist jedoch unklar, ob diese Schlussfolgerung berechtigt ist und inwieweit wir ein solches Experiment mit klassischen Wellen reproduzieren können? In dieser Arbeit zeigen wir, dass die (klassische) Standardwellenmechanik in Kombination mit dem statistischen Detektionsmodell Quanteninterferenzexperimente mit einzelnen Teilchen vollständig reproduziert. Wir haben dieses Phänomen als „klassische Teilchen-Welle-Dualität“ bezeichnet. Die Nachbildung eines Quanten-Doppelspalt-Experiments mit klassischen Wellen zeigt, dass das „ungewöhnliche Verhalten“ von Quantensystemen in diesem Experiment nicht unbedingt ein Beweis für einen echten Quanteneffekt ist.
Abstract
(Englisch)
Interference of single particles lies at the core of quantum mechanics. The most prominent demonstration of this effect is the double-slit experiment: the presence of a quantum particle is verified by a single spot on the detection screen. While this clearly indicates an experiment with particle-like objects, the statistics of repeated runs reassembles interference fringes. This observation is the source of the wave-particle duality and it is dedicated to genuine quantum behavior. Nonetheless, it is unclear whether this conclusion is justified and to which extend we can reproduce such an experiment with classical waves? In this work we show that standard (classical) wave mechanics combined with the statistical detection model completely reproduces quantum interference experiments with single particles. We dubbed this phenomenon the “classical particle- wave duality”. The recreation of an interference pattern of a quantum double-slit experiment using classical waves shows that the “unusual behavior” of quantum systems in this experiment is not necessarily proof of a genuine quantum effect.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Deutsch)
Quantenoptik Welleninterferenz Doppelspaltexperiment fundamentalle Quantentheorie.
Schlagwörter
(Englisch)
Quantum optics wave interference double slit experiment foundations of quantum theory.
Autor*innen
Polina Pogrebinskaya
Haupttitel (Englisch)
Duality between classical waves and particles
Paralleltitel (Deutsch)
Dualität zwischen klassischen Wellen und Teilchen
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
25 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Borivoje Dakic
Klassifikationen
33 Physik > 33.23 Quantenphysik ,
33 Physik > 33.38 Quantenoptik, nichtlineare Optik
AC Nummer
AC16598116
Utheses ID
63869
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |
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