Ученые получили первые в истории изображения, на которых свет ведет себя как частица и волна одновременно

Ученые получили первые в истории изображения, на которых свет ведет себя как частица и волна одновременно

Несмотря на то, что дуализм света является один из устоявшихся принципов современной физики, он все еще не понят до конца. Такой подход к пониманию Вселенной был впервые выдвинут Альбертом Эйнштейном и Максом Планком, что в конечном итоге привело к возникновению квантовой механики. Исследователи пытались визуализировать свет в обеих формах, но до сих пор они не имели успеха. Команда из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) утверждает, что они придумали эксперимент, в ходе которого можно сфотографировать свет, как в виде частицы, так и в виде волны.

Сдвигом в исследовании света стал момент, когда Эйнштейн описал фотоэлектрический эффект. Когда ультрафиолет попадает на поверхность металла, происходи эмиссия электронов. Эйнштейн объяснил это явление, предположив, что свет может действовать, в том числе, как частица в дополнение к волне. Последующие эксперименты подтвердили двойственность света, но увидеть оба вида одновременно не удавалось. Команда EPFL во главе с Фабрицио Карбоне взяла оригинальный эксперимент за основу, чтобы получить такую картину света.

Ученые получили первые в истории изображения, на которых свет ведет себя как частица и волна одновременно
Эксперимент начинается с посылания лазерных импульсов на металлическую нанопроволоку. Лазер возбуждает частицы нанопроволоки, в результате чего энергия распространяется в обе стороны по всей длине проволоки. Это задерживает свет в состоянии волны и служит в качестве источника света в эксперименте. Существует множество способов, наблюдая эту систему, запечатлеть волну, но исследователи EPFL хотели видеть в то же время и частицы. Они посылали потоки электронов на проволоку и смотрели на результат. 
Когда электроны проходят нанопроволоку некоторые из них взаимодействуют с фотонами в стоячей волне. Для наблюдения за нанопроволокой был использован высокочувствительный микроскоп. Ученые хотели получить доказательства того, что ускоряются или замедляются в результате этого взаимодействия. Но это волна, а что насчет отдельных частиц? Изменение в скорости может быть измерено, как обмен квантов. Микроскоп был использован для отображения местоположения, в котором происходит обмен энергией вдоль провода, которое ведет к изображению света как частицы и волны в одной системе.

Это наблюдение квантовой природы света может повлиять не только на лабораторные исследования. Отслеживание нюансов квантовой механики в малых масштабах может оказаться бесценным для развития квантовых вычислений. Квантовая вселенная все трудна для понимания, но это открытие может приблизить человечество к разгадке её сути.

via

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top