O efeito Talbot-Lau


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O efeito Talbot-Lau: Interferência com fontes incoerentes

Não conhecemos nenhuma fonte de grandes moléculas e, portanto, nós precisamos construir um feixe espacialmente e espectralmente coerente de moléculas para conduzir os experimentos de interferência quântica.

Nós já preparamos a coerência espectral do nosso feixe usando a seletor de velocidades.

Coerência espacial pode ser gerada diminuindo a abertura da fonte, entretanto, isto reduz o número de moléculas úteis para o experimento. Este problema pode ser resolvido pelo efeito de Talbot-Lau. Adicionando uma grade de difração, teremos inúmeras aberturas lado a lado, assim, podemos aumentar o sinal mais de 10.000 vezes comparado à imagem de difração de campo grande de uma única grade de difração.

As aberturas são de aproximadamente \(90 \, \mathrm{nm}\). Quando as moléculas passam através das fendas, suas localizações são tão bem definidas que elas possuem uma grande incerteza em seu momento transversal de acordo com o Princípio da Incerteza de Heisenberg. por outro lado a distribuição de momento dentro do forno é menor, uma vez que a posição das partículas são menos definidas, esses estados dentro e fora do forno são superposições quânticas e contínuas do momento. Enquanto elas viajam ocorre o aumento da delocalização espacial (incerteza da posição) sobre uma região que cresce linearmente em relação a distância da grade de difração. Em nossos experimentos, no momento que a molécula alcança a segunda grade de difração, ela estará delocalizada a mais de 10 fendas da grade. Na prática, isto depende da velocidade das moléculas, porém a delocalização acima de duas fendas da grade é suficiente para o efeito Talbot-Lau.

Na posição da segunda grade de difração não há formação de padrões de interferência, pois não há relação da constante de fase entre a viagem das moléculas através de diferentes fendas, assim nós esperamos uma distribuição homogênea de moléculas.

A delocalização e coerência de moléculas aparecem quando a segunda grade difrata a onda-matéria mais uma vez e, portanto, reúnem elas.

Um detector espacial, em uma mesma distância de \(L\) a \(G2\) e \(G2\) a \(G1\), pode medir a interferência construtiva de ondas parciais das distribuições de densidade. A distância \(L\) deve ser da mesma ordem de magnitude, assim como a distância de \(L_T\).

Em nossos experimentos, a resolução espacial do padrão de interferência é realizada com uma terceira grade de difração. Falaremos mais sobre isso nas próximas páginas.