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[LinkedIn投稿] 二重スリット実験における電子ビーム干渉のシミュレーション

私は、ヒタチの有名な二重スリット実験のように、電子ビームが二重スリット障壁を通過するシミュレーションの完成を共有できることに興奮しています。

このシミュレーションは、以前の2Dシュレディンガー方程式ソルバーに基づいており、3つのプログラムで構成されています:

  1. 2Dシュレディンガー方程式シミュレーション:波束が時間依存2Dシュレディンガー方程式を用いて二重スリットを通過し、電子の量子波動力学をシミュレートします。

  2. 確率密度の蓄積:波束の確率密度は、二重スリットの向こう側に設置されたスクリーンに記録され、さまざまな位置での電子検出の可能性を捉えます。

  3. 電子ビーム衝突パターン:蓄積された確率密度を使用して、スクリーン上の数千個の電子の衝突パターンを視覚化し、電子ビームに特有の干渉パターンを示します。視覚化には、各電子がスクリーンに衝突するときの波動関数の崩壊も含まれます。水平方向は干渉縞を示し、垂直方向の分布はスリット面での回折により一様であるため、2Dシミュレーションの仮定が正当化されます。

電子の数が増える(15,000から150,000まで)につれて、縞模様がより鮮明になり、全体的な分布を変えることなく、干渉パターンがより明確に視覚化されます。

さらに詳しい内容については、Youtubeにデモ動画があり(こちら)、詳細な説明は私のウェブサイト(こちら)でご覧いただけます。完全なコードベースは、Github(こちら)で公開されています。

#量子力学 #物理 #シミュレーション #シュレディンガー方程式 #量子トンネル効果 #計算物理学 #Python

二重スリットを通過する波束の伝播
確率密度の2Dマップ
スクリーン上の確率密度の1D分布
電子ビームの衝突パターンの可視化
スクリーンに衝突する電子の累積1D数

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