物質波

物質波

物質波は量子力学理論の根源的事項なので必ず理解すること。

波と粒子の二面性

量子力学の教科書で電子には粒子性と波動性があり、その根拠として2重スリットの電子の干渉実験が必ず紹介される。

電⼦銃から電⼦を発射して、向こう側の写真乾板に到達させる。その途中は真空になっている。電⼦の通り道にあたる位置に衝⽴となる板を置く。その板には2本のスリットがあり、電⼦はここを通らなければならない。すると写真乾板には電⼦による感光で濃淡の縞模様が像として描かれる。その縞模様は波の⼲渉縞と同じであり、電⼦の波動性を⽰している。

この実験では電⼦を1個ずつ発射させても、同じ結果が得られる。すなわち電⼦を1度に1個ずつ発射させることを何度も繰り返してから その合計にあたるものを写真乾板で⾒ると、やはり同じような⼲渉縞が⽣じている。

解説

これと類似した実験と結果の資料は何点か見つかるが、どれも理論物理学者が制作したものであり到底信用できない。また全ての資料は確かな実験と関連付けられたものではない。

信用できない根拠は

⦁ 確かに実験を実施したという情報がどんなに探しても一つも見つからない。
⦁ もし、電子が波動性を持つとしても位相を揃えて実験をしなければ干渉縞が現れるはずがない。しかし位相を揃えたという記述は見たことがない。
⦁ 電子の干渉写真はどれも同じ物を使い回している。

((理論物理学者による実験捏造に関しては資料「素粒子物理学 実験」などを参照のこと。))

インターネット情報の確認

「電子 2重スリット 実験」の検索結果の上位100ページを検証した。
いつ、どこで、誰が、どのような状況、装置で、どのような実験を実施したかが明確なものは以下で紹介するもの一つしか見つからなかった。

新しい2重スリット実験

( 理化学研究所の理論物理学者と⽇⽴製作所研究開発グループ基礎研究センタの共同実験)

研究手法と成果

実験では、世界最先端の電界放出形電⼦顕微鏡と直接検出カメラ、集束イオンビーム(FIB)加⼯装置などを⽤い、さらに電⼦顕微鏡の電⼦光学系にも⼯夫を施して、「新しい⼆重スリット実験」を⾏った。

具体的には、厚さ1マイクロメートル(μm、1μmは1,000分の1mm)銅箔にスリット幅0.12マイクロメートルの⼆重スリットを作製した。そして、⽇⽴製作所が所有する原⼦分解能・ホログラフィー電⼦顕微鏡(加速電圧1.2MV、電界放出電⼦源)を⽤いて、世界で最も位相が揃った⾼い電⼦線(電⼦波)を作り、電⼦が波として⼗分に位相が揃った状況で両⽅のスリットを同時に通過できる実験条件を整えた。
その上で、電⼦がどちらのスリットを通過したかを明確にするために、電⼦波⼲渉装置である電⼦線バイプリズムをマスクとして⽤いて、スリット幅が異なる、電⼦光学的に左右非対称な形状の⼆重スリットを形成した。1個の電⼦を検出できる超低ドーズ条件(0.02電⼦/画素)で、個々の電⼦から作られる⼲渉縞を観察・記録した。

「装置全体図」に⽰すとおり、上段の電⼦線バイプリズムをマスクとして利⽤し⽚側のスリットの⼀部を遮蔽して幅を調整することで、光学的に非対称な幅を持つ⼆重スリットとした。
実験では、超低ドーズ条件(0.02電⼦/画素)とその1,000倍の⾼ドーズ条件(20電⼦/画素)でプレ・フラウンホーファー⼲渉縞を記録しました。
電⼦線バイプリズム~電子線両偏向器~
電⼦波を⼲渉させるための⼲渉装置。電界型と磁界型があるが実⽤化されているのは、中央部のフィラメント電極(直径1μm以下)とその両側に配された平⾏平板接地電極とから構成される(下図)電界型である。

                   「電子バイプリズムの図」

フィラメント電極に、例えば正の電位を印加すると、電⼦はフィラメント電極の⽅向(互いに向き合う⽅向)に偏向され、フィラメントと電極の後⽅で重なり合い、電⼦波が⼗分に位相が揃っているならば、⼲渉縞が観察される。今回の研究ではフィラメント電極を、上段の電⼦線バイプリズムでは電⼦線を遮蔽するマスクとして、下段の電⼦線バイプルズムではスリットを開閉するシャッターとして利⽤した。

                「装置全体図」

           「2重スリットの拡大図」

結果

        「実験結果の電子干渉縞」

干渉縞が観測された。

解説:

「 電⼦線バイプリズム~電子線両偏向器~」について

これを2重スリットの代わりに使用しているようだが、この時点で通常の「電子の2重スリット実験」と完全に異なるので「電子の2重スリット実験」資料としては完全に無効である。

「装置全体図」について

「装置全体の上部」

この図を見れば分かるが「2重スリット」の上には電子ビーム源ではなく「光源」があり、下には「第一拡大レンズ」がある。レンズは当然であるが光を通すが電子は通さない。
結論として電子の干渉実験は行われていない。電子の2重スリット実験とは完全に関係がない実験である。

電子の波動性に関する結論

結局、電子の2重スリットの実験は、検証可能な実験は行われたことが一度もないということになる。2重スリットを通った電子の干渉縞も当然、捏造、創作、嘘、作り話ということになる。
電子(物質)の波動性は実験により確認された事実は存在しない。物質波という概念は捏造、創作、嘘、作り話ということになる。