La rendija de Young, encogida siete órdenes de magnitud

La rendija de Young, encogida siete órdenes de magnitud#

Un haz de electrones enfocado en un microscopio STEM cubre a la vez dos columnas vecinas de átomos de silicio, separadas 1,36 Å, y sale con franjas de interferencia. Es el experimento de Young de 1801 con rendijas de tamaño atómico — y con la complicación de que esas rendijas vibran. Este notebook explora las salidas de figura publicadas: los patrones medidos a 300, 500 y 900 K, el paisaje de error del que sale el ajuste de correlación, y el cálculo de vibraciones de la red.

El hallazgo: a 900 K cada átomo se mueve un 62,5% más que a 300 K (0,08 → 0,13 Å, sobre un hueco de 1,36 Å) y las franjas siguen ahí. La razón es que las dos columnas no tiemblan por separado: el enlace Si–Si las obliga a acompañarse, y resiste el estiramiento 3,2 veces más que el corte lateral.

Gráfica clave#

Patrones de interferencia medidos a 300, 500 y 900 K

Reproducir#

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O localmente:

pip install pandas matplotlib numpy
jupyter execute notebook.ipynb

Datos#

  • datos/cbed_exp_300k.npy, _500k, _900k — patrones de dispersión medidos, 182×182 cuentas de electrones enteras (convertidos desde los TIFF de 64 bits del repositorio, que PIL no sabe leer)

  • datos/cbed_experimental.csv — metadatos de cada patrón: dosis total, radio del haz, escala angular

  • datos/correlaciones_temperatura.csv — coeficientes de correlación publicados con su intervalo del 95%, rigideces, desplazamiento por átomo y espesor, para las 3 temperaturas

  • datos/mse_landscape_300k.csv, _500k, _900k — paisaje de error del ajuste, rejilla 41×41 en (ρx, ρy), 1.681 celdas cada uno

  • datos/dispersion_fonones.csv — 9.696 modos de vibración del silicio (808 puntos × 12 ramas) con el peso proxy por componente

  • datos/gamma_desplazamiento_relativo.csv — desplazamiento relativo entre columnas de las 12 ramas en el punto Γ

  • datos/perfil_radial_cbed.csv — perfil radial normalizado de los tres patrones

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