Коначно снимљена велика мистерија квантне физике
Тим швајцарских научника је по први у историји успио да истовремено сними двојну - таласну и честичну природу свјетлости коју је почетком 20. века разоткрила квантна физика.
Научници су безуспешно покушавали да то учине још од времена Алберта Ајнштајна који је 1905. објавио рад о тзв. фотоелектричном ефекту у којем свјетлост избија електроне из металне плоче.
Необичан ефекат физичар је објаснио идејом да свјетлост, која се тада сматрала таласом, може дјеловати и као честица - фотон. За то је 1922. добио Нобелову награду.
Према квантној механици свјетлост се истовремено може понашати и као талас и као честица. То не важи само за фотон, него и за елементарне честице попут електрона, па чак и масивне протоне, састављене од више елементарних честица.
Ипак у свим досадашњим експериментима увијек се манифестовала само једна од природа свјетлости. Понекад би она показала своја својства таласа, а понекад честице, али никада оба.
Ипак, стручњаци с Политехничке школе у Лозани дошли су на генијалну идеју и осмислили радикално другачији експериментални приступ.
Њихов резултат представљен је у новом броју часописа Nature Communications.
У чему је трик?
У новом експерименту швајцарски научници предвођени Фабрицијом Карбоном усмjерили су пулс ласерског свjетла према малој металној наногици. Ласер је додавао енергију набијеним честицама у наногици и тако је подстакао да почне вибрирати. Свjетлост кроз наногицу путује у само два могућа правца – од једног краја према другом и обратно.
Када таласи путују у супротним правцима, они дjелују један на други и стварају тзв. стојећи талас који изгледа као талас који стоји у мjесту. Понекад се такви таласи могу видети уз обале када се сусретну таласи који иду према обали и они који се одбијају од ње. У швајцарском експерименту стојећи талас је постао извор свjетлости која је зрачила из жице.
Сада слиједи посебан трик у експерименту: научници су жицу у којој је био заробљен стојећи талас засули млазом електрона како би направили снимак. Како су електрони улазили у интеракције са свјетлом у наногици, талас их је убрзавао или успоравао, у зависности од тога у који дио таласа су ударили.
Помоћу ултрабрзог микроскопа тим је успио да сними положаје на којима је дошло до промјене у брзини електрона. На тај начин добили су снимак облика стојећег таласа.
Фотографија је потврдила таласну природу свјетлости, али истовремено и демонстрирала његову природу као честице. Како? Док су електрони пролазили поред стојећег таласа у наногици, ударали су у честице свјетлости, односно фотоне. Ови судари јасна су потврда да се свјетлост у наногици понаша као честица (погледајте анимацију у видеу).
Пратите нас на нашој Фејсбук и Инстаграм страници и Твитер налогу.
