Multifold paths of neutrons in the three-beam interferometer detected by a tiny energy kick

Abstract

A neutron optical experiment is presented to investigate the paths taken by neutrons in a threebeam interferometer. In various beam-paths of the interferometer, the energy of the neutrons is partially shifted so that the faint traces are left along the beam-path. By ascertaining an operational meaning to "the particles's path", which-path information is extracted from these faint traces with minimal-perturbations. Theory is derived by simply following the time evolution of the wave function of the neutrons, which clarifies the observation in the framework of standard quantum mechanics. Which-way information is derived from the intensity, sinusoidally oscillating in time at different frequencies, which is considered to result from the interfering cross terms between stationary main component and the energy-shifted which-way signals. Final results give experimental evidence that the (partial) wave functions of the neutrons in each beam path are superimposed and present in multiple locations in the interferometer.

When Photons Are Lying about Where They Have Been

“…Vaidman, together with his collaborators, performed an experiment demonstrating a surprising trace of the photons in nested interferometers [ 1 ] (see Figure 1 ). These results became the topic of a very large controversy [ 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 ].…”

Физика Интерференции Квантовых Частиц

“…ссылки в недавней работе [14]). Авторы более поздней похожей по результатам работе [7] с интерференцией нейтронов считали их траектории непрерывными, не поддерживая подход TSVF.…”

“…Комбинации в виде чистых бра + кет пар |ψ j | 2 образуют независящий от фаз фон, тогда как смешанные бра + кет пары при j = j ′ зависят от фаз и участвуют в интерференции. Низкочастотные возмущения в экспериментах [6] и [7] создают малые добавки к ψ j и служат маркерами для соответствующих путей бра и кет. Возмущения модулируют амплитуду и фазу проходящей волны, и эта модуляция может обнаруживаться детектором как соответствующая переменная низкочастотная добавка в его спектре.…”

“…Если при этом возмущения не нарушают условия деструктивности, то в спектре детектора исчезают и соответствующие метки. Этот эффект наблюдался в экспериментах [6,7]. При этом также не наблюдались в первом приближении по возмущению метки на общих участках оставшихся двух путей.…”

“…Предполагалось, что по показаниям чувствительного к подобным изменениям детектора можно определить путь волницы в интерферометре до ее регистрации детектором. В этих опытах волницы (фотоны в [6] и нейтроны в [7]) шли по трем путям, причем два из них имели общие вход и выход. Из-за этой особенности можно было использовать дополнительную интерференцию внутри ветвления до детектора.…”