Pirmą kartą šviesa nufotografuota kaip banga ir kaip dalelė tuo pat metu (Video) (6)
Pirmą kartą mokslininkai nuotraukoje įamžino šviesą, tuo pat metu besielgiančią kaip bangą ir kaip dalelę.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tyrimas buvo paskelbtas pirmadienį žurnale Nature Communications.
Mokslininkai žino, kad šviesa yra banga. Būtent todėl gali užlinkti už pastatų ir prasispausti per mažutėles skylutes. Skirtingų bangos ilgių šviesa lemia, kodėl matome skirtingas spalvas, ir kodėl visi nesutaria dėl tos juodos ir mėlynos suknelės.
Bet visų bangos charakteristikų ir elgesio nepakanka paaiškinti viską, ką daro šviesa.
Pavyzdžiui, kai šviesa krenta į metalą, šis paskleidžia elektronų srautą. Einšteinas paaiškino tai 1905 m. iškeldamas idėją, kad šviesa sudaryta ir iš dalelių ir kad šios šviesos dalelės trenkiasi į metalo elektronus, kaip į biliardo kamuolius ir šie išsilaksto. Ši įžvalga galiausiai jam pelnė Nobelio premiją, bet mokslininkams nepatiko, kad jie turi manyti, jog šviesa gali tuo pat metu būti banga ir dalelė.
Praėjo daugiau, nei 100 metų ir visi mokslininkų atlikti eksperimentai su šviesa rodė, kad šviesa elgiasi kaip banga arba kaip dalelė, tačiau niekada kaip abi tuo pat metu. Iki šiol niekas neregėjo šių būsenų tuo pačiu metu.
Bet norint padaryti nuotrauką, reikia šviesos šaltinio, tad kaip nufotografuoti pačią šviesą? Šveicarijos Federalinio technologijų instituto Lausanne'oje tyrėjai pričiupo keistąją perskirtąją šviesos esybę naudodami naują fotografavimo techniką.
Pirmiausia jie lazeriu pašvietė į plonytę metalo vielą. Taip šviesos bangas viela pagavo:
Tada jie paleido elektronų srautą išilgai vielos. Šviesos bangos ant vielos yra sudarytos iš šviesos dalelių – fotonų, todėl elektronai atšoko nuo fotonų, dėl to kai kurie jų pagreitėjo, o kai kurie sulėtėjo. Šie greičio pokyčiai pasireiškia energijos blyksniais, kuriuos galima vizualizuoti.
Mokslininkai vielą padėjo po didžiuliu, galinčiu elektronus parodyti mikroskopu, ir padarė jų nuotraukas. Apatiniame paveikslėlio sluoksnyje užfiksuota, kur yra šviesos kaip dalelės, o viršutiniame – šviesos kaip bangos vaizdas:
„Šis eksperimentas rodo, kad patį pirmąjį kartą galime filmuoti kvantinę mechaniką – ir paradoksalią jos prigimtį – tiesiogiai,“ sakė vienas iš tyrime dalyvavusių mokslininkų, Fabrizio Carbone pranešime spaudai.
Carbone sakė, kad ši vaizdavimo technika gali paspartinti kvantinių kompiuterių – ultragreitų kompiuterių, išnaudojančių kitas keistas šviesos dalelių savybes – vystymą.
Eksperimento video apžvalga iš École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL):
