Расщепление волнового цуга

[Инт]

Вопрос по статье: Регельсон Л.Л.*, Березин А.А., Корнилов Б. А. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОГО ДУАЛИЗМА ДЛЯ ВИДИМОГО СВЕТА, РЖ Физика1986, 8 Л.1, http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm

В экперименте качестве источника света использовались крупинки люминофора. Количество световых импульсов от источника измерялось по показаниям ФЭУ. Но хотелось бы оценить количество импульсов с другой стороны: как отношение полной энергии излучения к энергии одного светового имульса, предположительно планковской порции. Это чтобы гарантировать, что в импульсе - "один фотон". Ведь именно его предполагается "делить".

Как можно сделать такую оценку, и делалась ли она? Кто может ответить?

[regel]

Непосредственно измерить такие малые потоки энергии практически невозможно. Калориметров такой чувствительности (сотни или тысячи hv в сек) не существует.
Но тут есть и принципиальная проблема: что означает величина hv в чисто волновой картине электромагнитного ("фотонного") поля, где никаких частиц ("Фотонов") вообще не существует.

[Munin]

Инт в сообщении #383994 писал(а):

Вопрос по статье: Регельсон Л.Л.*, Березин А.А., Корнилов Б. А. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОГО ДУАЛИЗМА ДЛЯ ВИДИМОГО СВЕТА, РЖ Физика1986, 8 Л.1, http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm

Статья неграмотна, лучше её вообще не читать. Зачем вам это понадобилось?

[Инт]

regel в сообщении #384018 писал(а):

Непосредственно измерить такие малые потоки энергии практически невозможно. Калориметров такой чувствительности (сотни или тысячи hv в сек) не существует.
Но тут есть и принципиальная проблема: что означает величина hv в чисто волновой картине электромагнитного ("фотонного") поля, где никаких частиц ("Фотонов") вообще не существует.

Всё же необходимо попытаться измерить световой поток от люминофора. Почему нужен калориметр? Фотометрическими методами нельзя? Померить не планковскую порцию, а полный поток от источника. А что означает $h\nu$ пока не важно.

[Инт]

Попытаюсь дать очень грубую оценку, с очень грубыми переводными коэффициентами. Свет от Сириуса есть $10^{-5}$ люкса. 1 люкс = 1 люмен делить на 1 метр квадратный. $1/1000$ люмена (очень грубо) = мощности, падающей от светового потока. Таким образом, Сириус посылает на Землю мощность, в расчёте на квадратный метр, $= 10^{-8}$Ватт. Считаем, что крупинка люминофора на расстоянии 1 метр даёт мощность как от Сириуса. Т.е. её световая мощность $= 10^{-8}$Ватт. Пусть она содержит одну миллионную моля "светящихся атомов" (вот это число хотелось бы поточнее, долю эту сделал такой, чтобы ухудшить результат, т.е. сделать не в нашу пользу). По данным статьи можно понять, что крупинка высвечивается один - полтора часа, т.е. будем считать $4000$ секунд. С указанной мощностью она высветит $4 * 10^{-5}$Джоулей. Верхняя граница частоты видимого света $10^{15}$Гц. Домножаем на постоянную Планка, получаем энергию предполагаемого кванта$= 6 * 10^{-20}$Дж. Делим подсчитанную энергию, запасённую в крупинке т.е. $4 * 10^{-5}$Джоулей на число атомов, способных светится в люминофоре, т.е. на одну миллионную числа Авогадро. В итоге, на один атом приходится $10^{-22}$Джоуля. Ещё в запасе два порядка, т.е. можно было бы уменьшить число "святящихся атомов" ещё в сто раз. Именно эта моя оценка обнадёживает, т.е. видимо, действительно авторы эксперимента регистрировали в ФЭУ "отдельные фотоны", т.е. похоже на правду, что каждый световой импульс несёт энергию равную планковой порции. Всё равно, хочется ещё точности.

[Vallav]

Инт в сообщении #384161 писал(а):

Ещё в запасе два порядка, т.е. можно было бы уменьшить число "святящихся атомов" ещё в сто раз. Именно эта моя оценка обнадёживает, т.е. видимо, действительно авторы эксперимента регистрировали в ФЭУ "отдельные фотоны", т.е. похоже на правду, что каждый световой импульс несёт энергию равную планковой порции. Всё равно, хочется ещё точности.

В чем проблема то?
Получить слабый световой поток, который одноэлектронным детектором регистрируется
в виде отдельных одинаковых импульсов?
Так это давно делается.
Давно существуют детекторы на счете фотонов.

[regel]

Munin пишет
Статья неграмотна, лучше её вообще не читать. Зачем вам это понадобилось?
"Неграмотные" статьи не реферируются в РЖ.
И критический отзыв главного редактора ЖЭТФ не говорит о "неграмотности", но лишь об одном принципиальном вопросе, который в статье не нашел отражения.
Реферат в РЖ и отзыв академика Боровика-Романова приведены рядом с обсуждаемой статьей:
http://www.regels.org/wave-corpusc-experiment2.htm
В отзыве речь идет о том, что необходимо как-то констатировать факт "единичности" светового импульса, так как в случае наложения нескольких импульсов во времени, корреляция фотоотсчетов будет иметь место и в случае корпускулярного характера фотонного поля.
Эта проблема была для меня очевидна, но казалось столь же очевидным, что вероятность случайного наложения импульсов от разных атомов может быть сделана сколь угодно малой при уменьшении интенсивности источника.
Принципиально этот вопрос решил Алан Аспэ (Аспект), который создал источник света на основе двухкаскадного перехода атомов кальция. Импульс от первого каскада использовался для открывания на короткое время окна системы счета. Импульс от второго каскада был "рабочий", т.е. именно для него измерялась вероятность одновременного срабатывания двух ФЭУ после прохождения импульса через полупрозрачное зеркало. Я проводил свой эксперимент в точности в то же время, что и Алан Аспект, так что о его работе я тогда знать не мог.
Анализ этой классической работы дан в моей статье:
"В чем ошибся Алан Аспект. Об одной попытке экспериментального доказательства корпускулярного характера фотона".
http://www.regels.org/Alan-Aspect-error.htm

[Munin]

regel в сообщении #384246 писал(а):

Я проводил свой эксперимент в точности в то же время, что и Алан Аспект, так что о его работе я тогда знать не мог.

Приношу извинения. В таком случае статья не неграмотна. Но после опытов Аспекта она стала ошибочной.

[regel]

Munin пишет
Приношу извинения. В таком случае статья не неграмотна. Но после опытов Аспекта она стала ошибочной.

Когда две экспериментальных группы приходят к противоположным выводам, значит - одна из них ошиблась (или обе ошиблись). Конечно, можно "решить" вопрос по принципу авторитетности: кто такой какой-то Регельсон против великого Алана Аспэ?
Я согласен - никто.
Но лучше рассмотреть аргументы, которые я привожу в качестве критики методологии Алана Аспэ.
А суть вот в чем.
Когда мы рассчитываем вероятность одновремнного срабатывания двух ФЭУ от одного светового импульса, решающее значение приобретает интегральная интенсивность этого импульса: вероятность совпадения отсчетов равна произведению вероятностей отсчетов от каждой половины расщепленного импульса. Но это лишь в том случае, если этот импульс имеет чисто волновую природу (импульс от атома принципиально не отличается от импульса радиолокатора). Вопрос отпадает, если световой поток состоит из корпускулярных частиц - фотонов. Тогда суммарная вероятность регистрации сигнала от единичного импульса равна 1 (без учета потерь).
Если же импульс волновой, то главный вопрос: всегда ли его интегральная интенсивность (интеграл от плотности по объему) нормирован к 1?
А это, в свою очередь, сводится к вопросу, всегда ли электронная плотность на каждой орбите нормирована к 1? Если электрон - частица, то всегда. Если же реальность - это электронное волновое поле, то такая стандартная нормировка не очевидна.
Интегральная плотность электронной конфигурации равна 1 только для стационарных состояний. В нестационарных состояниях это не так.
Если мы рассмотрим уравнения квантовой оптики, то получим такую картину, что электронная плотность под воздействием внешнего электромагнитного поля переходит из одной конфигурации ("состояния" или "орбиты") в другую и обратно по синусоидальному закону с частотой Раби.
То есть на верхнем уровне интегральная плотность электронного поля синусоидально меняется от 0 до 1 при достаточно сильном возбуждающем поле. Или от 0 до величины, меньшей 1, если это поле слабо.
Если акт излучения (спонтанного или столкновительного) произойдет в тот момент, когда на возбужденной орбите интегральная электронная плотность меньше 1, то испущенный электромагнитный импульс также будет интегральную плотность меньше 1.
Вот этого и не учел Алан Аспект.
У него механизм возбуждения излучающих атомов таков, что в возбужденном состоянии интегральная плотность не превышает 10(-6), то есть одной миллионной доли от стационарной.
Соответственно, такими же слабыми будут испущенные импульсы.
Но "сто зайцев не делают одного слона": поток той же интенсивности, состоящий из большего числа более слабых импульсов, даст другую статистику совпадений, чем поток из меньшего числа более сильных импульсов.
Алан Аспект не обратил внимания этот вопрос, тогда как я сознательно принял меры, чтобы каждый импульс был по возможности менее ослабленным по сравнению с условным единичным. Поэтому и экспериментальные результаты получились принципиально разные.
То есть невозможно ставить вопрос о проверке корпускуляности фотона, не ставя одновременно вопрос о корпускулярности электрона.
Эксперимент Аспекта можно видоизменить так, чтобы уровень возбуждения верхнего уровня стал соизмерим с 1, и только тогда эксперимент станет корректным. Здесь есть чисто технические трудности, но, надо надеяться, они преодолимы.

[Munin]

regel в сообщении #384266 писал(а):

Когда две экспериментальных группы приходят к противоположным выводам, значит - одна из них ошиблась (или обе ошиблись). Конечно, можно "решить" вопрос по принципу авторитетности: кто такой какой-то Регельсон против великого Алана Аспэ? Я согласен - никто.

Нет. Этот вопрос решается по принципу независимых подтверждений. Опыты Аспекта уже в 80-е были воспроизведены, в 90-е воспроизведены многократно, а в 00-е - поставлены на поток. В связи с этим положения в статье Регельсона о степени изученности вопроса устарели, а собственные тезисы оказываются ошибочными.

[regel]

Munin пишет:
Опыты Аспекта уже в 80-е были воспроизведены, в 90-е воспроизведены многократно, а в 00-е - поставлены на поток.


Многократно воспроизведены опыты Аспекта, связанные с корреляцией поляризаций - но это просто другая тема.
Что же касается обсуждаемого опыта с совпадениями (или несовпадениями) отсчетов от единичного расщепленного цуга, то, насколько мне известно, критического обсуждения и повторения опыта с другими параметрами источника, не было.
А буквальное повторение опыта Аспекта - с той же методологической ошибкой - конечно, приведет к тем же самым результатам.

[pittite]

regel, оформляйте, пожалуйста, цитаты из сообщений правильно. Посмотрите, как это делают другие участники; если есть трудности, прочтите это краткое руководство, а также по ссылке в конце указанной темы.

[Инт]

Сейчас вижу, что в данной мной оценке, я запросто мог ошибиться на порядков пять. Т.е. энергия люминофора может быть ещё меньше. Это не важно. Я надеюсь, что хотя бы дал ориентировку в том, что в этом направлении принципиально что-то можно предпринимать. Как я понял, уважаемый regel, требуемая мною оценка не проводилась. Разбор опытов Аспекта - это уже другой разговор.

[Munin]

regel в сообщении #384308 писал(а):

Многократно воспроизведены опыты Аспекта, связанные с корреляцией поляризаций - но это просто другая тема.

К сожалению, просто эти опыты перечёркивают всю вводную часть статьи Регельсона от 86 г., где сказано о недостаточной прояснённости вопроса.

[Инт]

Статья Аспекта:
http://www.iopscience.iop.org/0295-5075/1/4/004/pdf/0295-5075_1_4_004.pdf