新灯光下的经典双缝实验

由科隆大学合作研究中心1238“量子材料控制和动力学”的物理学家领导的国际研究小组在欧洲同步加速器ESRF上采用共振非弹性X射线散射实施了基本双缝实验的新变种在格勒诺布尔。这种新变体可以更深入地了解固体的电子结构。在科学进展中写作，该研究小组现在以“杨氏双缝实验的共振非弹性X射线化身”为标题展示了他们的结果。

双缝实验在物理学中具有根本重要性。200多年前，Thomas Young在两个相邻的狭缝处衍射光线，从而在这个双缝隙后面产生干涉图案(基于叠加的图像)。这样，他展示了光的波浪特征。在20世纪，科学家已经证明，散布在双缝上的电子或分子显示出相同的干涉图案，这与粒子行为的经典预期相矛盾，但可以用量子力学波粒二元论来解释。相比之下，科隆的研究人员通过共振非弹性X射线散射(RIXS)研究了氧化铱晶体(Ba3CeIr2O9)。

用强烈准直的高能X射线光子照射晶体。X射线被晶体中的铱原子散射，在Young的经典实验中承担了裂缝的作用。由于RIXS的快速技术发展和熟练的晶体结构选择，物理学家现在能够观察到两个相邻铱原子的散射，即所谓的二聚体。

科隆大学研究小组负责人Markus Grueninger教授说，干涉模式告诉了我们很多关于散射物体，二聚体双裂缝的信息。与经典的双缝实验相反，非弹性散射的X射线光子提供关于二聚体的激发态的信息，特别是它们的对称性，并因此提供关于固体的动态物理性质的信息。

这些RIXS实验需要一个现代同步加速器作为极其明亮的X射线光源和复杂的实验装置。为了特别激发铱原子，科学家必须从同步加速器的广谱中选择具有正确能量的非常小比例的光子，并且根据能量和散射方向更严格地选择散射光子。只剩下几个光子。根据所需的精确度，这些RIXS实验目前仅在全球两个同步加速器上实现，包括格勒诺布尔的ESRF(欧洲同步辐射装置)，来自科隆的团队进行了他们的实验。

“通过我们的RIXS实验，我们能够从1994年开始证明一个基本的理论预测。这为一系列进一步的实验打开了一扇新的大门，这将使我们能够更深入地了解固体的特性和功能，”Grueninger说。 。