Știi că lumina se comportă ca o particulă și ca undă, în funcție de circumstanțe. Din vremea lui Einstein, oamenii de știință au încercat să observe simultan aceste două aspecte ale luminii. Oamenii de stiinta EPFL au reusit sa faca primul instantaneu al acestui fenomen din lume, cunoscut sub numele de dualismul valurilor corpusulare (imaginea de mai sus nu este ele).
Atunci când lumina ultravioletă lovește suprafața metalică, ea provoacă emisia de electroni. Albert Einstein a explicat acest efect "fotoelectric", sugerând că lumina - care a fost considerată atunci un val - este, de asemenea, un flux de particule. O echipă de oameni de știință condusă de Fabrice Carbone de la EPFL a condus experimentul înșelător: folosind electroni pentru a capta lumină. Experimentul a fost un succes: imaginea a fost capturată de lumină sub forma unui val și a unui flux de particule simultan.
Aceeași imagine
Experimentul a fost realizat după cum urmează: un puls de lumină laser a fost direcționat către un mic nanofire de metal. Laserul adaugă energie particulelor încărcate din nanofire, cauzând vibrații. Lumina trece prin acest fir mic în două direcții posibile, cum ar fi mașinile de pe autostradă. Atunci când valurile care se mișcă în direcții opuse se întâlnesc, ele formează un nou val care pare a fi înghețat în loc. Acest val în picioare a devenit o sursă de lumină pentru experiment, care radiază în jurul nanofirelor.
Și aici, în experiment, un truc a fost ascuns: oamenii de știință au trimis un flux de electroni aproape de nanowire, folosind-i pentru a face o imagine a unui val în picioare de lumină. Când electronii au interacționat cu lumina reținută a nanofirelor, ele au accelerat sau au încetinit. Folosind un microscop ultrafast pentru a surprinde poziția la care sa produs această schimbare de viteză, echipa Carbonne a putut vizualiza un val în picioare, care a devenit un fel de amprentă a naturii luminoase a luminii.
Deși acest fenomen demonstrează natura valurilor luminii, ea demonstrează și particulele din acest curent. Când electronii trec aproape de un val în picioare, ei "cad" în particule de lumină, fotoni. Așa cum am menționat deja, acest lucru afectează viteza lor, forțându-i să se deplaseze mai repede sau mai încet. Această schimbare a vitezei se manifestă prin schimbul de "pachete" de energie (cuantice) între electroni și fotoni. Simpla manifestare a acestor pachete de energie demonstrează că lumina se comportă ca o particulă.
"Acest experiment arată pentru prima dată că putem elimina direct mecanica cuantică - și natura ei paradoxală", spune Fabrizio Carbone. În plus, importanța acestei lucrări de pionierat depășește știința fundamentală - tehnologiilor viitoare. "Abilitatea de a trage și de a manipula fenomene cuantice în nano-scară deschide o nouă cale spre calculul cuantic".
# fotografie a zilei O particulă sau un val de lumină? Ilya Hel
Trimiteți-le prietenilor: