Светлината има двојно својство – таа покрај тоа што се однесува како честичка, се однесува и како бран. Уште од деновите на Ајнштајн научниците се обидувале директно да ги набљудуваат двата аспекти на светлината во исто време. Сега, научниците од EPFL успеале да ја добијат првата слика од двојното однесување на светлината.
Квантната механика ни кажува дека светлината може истовремено да се однесува како честичка и како бран. Сепак, досега немало експеримент каде двете природи на светлината биле забележани истовремено; најдоброто што сме го постигнале досега е забележувањето на бран или на честичка, но секогаш во различен временски период. Земајќи сосема различен пристап, научниците од EPFL, сега имаат способност да го добијат првиот фото-примерок од светлината, кога истовремено покажува својства на бран и својства на честичка. Нивниот труд е објавен во Nature Communications.
Кога УВ светлината доаѓа во судир со метална површина, таа предизвикува емисија на електрони. Алберт Ајнштајн го објаснил овој „фотоелектричен“ ефект, предложувајќи дека светлината, за која се мислело дека претставува само бран, би можела да биде и сноп од честички. Иако голем број на експерименти успешно ги имаат набљудувано двете својства на светлината, тие никогаш не можеле да ги набљудуваат двете својства исторемено.
Сега, истражувачки тим воден од Фабрицио Карбоне од EPFL, успешно извршил експеримент со навистина интелигентен пресврт: користејќи електрони за да се претстави светлината. Истражувачите добиле, за првпат досега, слика од светлината како истовремено ги покажува својствата на бран и својствата на сноп од честички.
Експериментот е подготвен на следниот начин: Се испраќа пулс од ласерско светло кон метална наножица. Ласерот додава енергија на наелектризираните честички во нано-жицата, предизвикувајќи ги да вибрираат. Светлината патува по оваа мала жица во две возможни насоки, како автомобили на автопат. Кога брановите кои патуваат во спротивна насока се сретнуваат, тие формираат нов бран, кој изгледа како да стои во место. На оваа локација, истиот бран станува извор на светлина за експериментот, зрачејќи околу нано-жицата.
Тука настапува трикот на експериментот: Научниците насочуваат сноп од електрони во близина на нано-жицата, искористувајќи ги, со цел да се добие слика од стоечкиот бран на светлина. При интеркацијата на електроните со ограничената светлината на нано-жицата, тие или ќе се забрзаат, или ќе бидат забавени. Користејќи го ултрабрзиот микроскоп за да се претстави позицијата каде се остварува оваа промена на брзина, тимот на Карбоне можел да го визуелизира стоечкиот бран, кој претставува отпечаток и трага од брановата природа на светлината.
Заслуги: Фабрицио Карбоне/EPFL
Иако овој феномен ја прикажува брановата природа на светлината, тој истовремено го демонстрира и аспектот на честички. Како што електроните поминуваат близу стоечкиот бран на светлина, тие „ги удираат“ фотоните, честичките на светлината. Како што наведовме претходно, ова влијае врз нивната брзина, правејќи тие да бидат побрзи или побавни. Оваа промена на брзина се јавува како размена на енергетски „пакет“ (познат како кванта), меѓу електроните и фотоните. Самото појавување на овие енергетски пакети, покажува дека светлината на нано-жицата се однесува како честичка.
„Овој експеримент демонстрира, за првпат досега, дека можеме ја снимиме квантната механика, и нејзината парадоксална природа, директно,“ вели Фабрицио. Додатно, важноста на овој труд може да се прошири подалеку од фундаменталната наука и да се примени во идните технологии. Како што објаснува Фабрицио: „Имањето на способност да ги претставуваме и контролираме квантните феномени на наноскопско ниво како ова, отвора нови патишта кон квантните компјутери и квантните пресметувања“.
Превод: Бојан Андоновски
Извор: Phys
