يلتقط العلماء أول صورة على الإطلاق لضوء يعمل كجسيم وموجة

ضوء

على الرغم من كونها عقيدة راسخة للفيزياء الحديثة ، إلا أن ازدواجية موجة الجسيمات للضوء يمكن أن تكون مصدر قلق حقيقي. كان هذا النهج لفهم الكون رائدا من قبل علماء مثل ألبرت أينشتاين وماكس بلانك ، مما أدى في النهاية إلى ميكانيكا الكم. حاول الباحثون تصور الضوء في كلا الشكلين منذ ذلك الحين ، لكن لم ينجحوا حتى الآن. زعم فريق في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) أنهم ابتكروا تجربة لتصوير الضوء كجسيم وموجة.

جاءت لحظة آينشتاين اليوريكا في دراسة الضوء عندما وصف التأثير الكهروضوئي. عندما يصطدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية بسطح معدني ، فإنه ينتج عنه انبعاث الإلكترونات. شرح أينشتاين هذه الظاهرة من خلال اقتراح أن الضوء يمكن أن يعمل كجسيم بالإضافة إلى الموجة. نحن نعرف الآن هذه الجسيمات كفوتونات ، لكن هذا المصطلح لم يُصاغ إلا لاحقًا. أكدت التجارب اللاحقة الخاصية المزدوجة للضوء ، لكن رؤية كليهما في وقت واحد ستكون كذلك شيئا ما. أخذ فريق EPFL بقيادة فابريزيو كاربوني تلك التجربة الأصلية وقلبها رأسًا على عقب لالتقاط مثل هذه الصورة للضوء.



مجهربدأت التجربة بإطلاق نبضات ليزر على سلك نانوي معدني. أثار الليزر جزيئات الأسلاك النانوية ، مما تسبب في انتشار الطاقة ذهابًا وإيابًا على طول السلك. هذا يحبس الضوء كموجة ثابتة ويعمل كمصدر للضوء في التجربة. هناك العديد من الطرق لمراقبة هذا النظام والحصول على نتيجة تُظهر لك الضوء كموجة ، لكن الباحثين في EPFL أرادوا رؤية جانب الجسيم في نفس الوقت. لحل الفوتونات في نفس الوقت ، أطلقوا تيارًا من الإلكترونات على السلك وراقبوا المزيج الناتج.



عندما تمر الإلكترونات بالأسلاك النانوية ، سيتفاعل بعضها مع الفوتونات في الموجة الواقفة. تم استخدام مجهر شديد الحساسية لمراقبة الأسلاك النانوية بحثًا عن دليل على الإلكترونات التي تسرع أو تبطئ من هذا التفاعل. هذه هي الموجة ، لكن ماذا عن الجسيمات الفردية؟ يمكن قياس هذا التغيير في السرعة على أنه تبادل لحزم الطاقة ، أو الكميات. تم استخدام المجهر لرسم خريطة للمواقع التي كان يتم فيها تبادل حزم الطاقة على طول السلك ، مما أدى إلى الصورة الموضحة أعلاه - تصوير الضوء كجسيم وموجة في نفس النظام.



هذه المراقبة المباشرة للطبيعة الكمومية للضوء يمكن أن تؤثر على أشياء خارج المختبر. يمكن أن يثبت تتبع الفروق الدقيقة في ميكانيكا الكم على نطاق صغير أنه لا يقدر بثمن في تطوير الحوسبة الكمومية. لا يزال الكون الكمومي غريبًا ويصعب فهمه تمامًا ، لكن هذا قد يقربنا قليلاً من فهمه.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com