SME
Utorok, 17. september, 2019 | Meniny má Olympia

Vedci prvý raz odfotili svetlo ako vlnu aj časticu

Výskumníci vytvorili záber svetla tak, ako sa to dosiaľ nikomu nepodarilo. Ukazuje, že Einstein mal pravdu.

(Zdroj: Fabrizio Carbone/EPFL)

BRATISLAVA. Je to jedna z mála vecí o kvantovej mechanike, ktorú si zo škôl pamätajú všetci. Prišiel s ňou začiatkom 20. storočia Albert Einstein a v skratke hovorí zhruba toľko, že svetlo sa správa ako častica aj ako vlna.

Problémom však bolo, že experimenty dokázali dosiaľ pozorovať iba buď vlnový, alebo časticový charakter svetla. Teraz však výskumníci zo švajčiarskeho EPFL tvrdia, že sa im ako prvým vôbec podarilo vytvoriť snímku svetla ako vlny aj častice zároveň.

Opísali to v štúdii pre magazín Nature Communications.

Vidieť oboje

Medzinárodný tím švajčiarskych a amerických fyzikov začal s laserovým lúčom a tenučkým kovovým nanovláknom. Tím Fabrizia Carboneho namieril na vlákno laser a svetlo ako vlna sa začalo pozdĺž vlákna pohybovať v dvoch smeroch, podobne ako autá na diaľnici.

Keď sa na nejakom mieste vlny pohybujúce sa opačnými smermi stretli, vytvorili novú svetelnú vlnu, ktorá akoby zostala stáť na mieste. Navyše, sama emitovala častice svetla.

V tomto okamihu výskumníci okolo nanodrôtu vystrelili prúd elektrónov z moderného elektrónového mikroskopu, pomocou ktorého celú situáciu nasnímali (viac o experimente nájdete na konci textu).

Výsledkom vzájomnej interakcie svetla a okolo letiacich elektrónov bol napokon záber svetla aj ako vlnenia, i ako častice.

„Tento experiment po prvý raz ukázal, že dokážeme nafilmovať kvantovú mechaniku," zdôrazňuje v tlačovom vyhlásení Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Carbone. „A nielen to, ale aj jej paradoxnú povahu, a to priamo."

Lepšie počítače?

Výskumníci teraz zdôrazňujú, že ich výsledok je iba prvým krokom. Predpokladajú, že lepšie pochopenie podobných fenoménov i technológie na ich priame pozorovanie môže pomôcť napríklad pri vývoji kvantových počítačov.

doi:10.1038/ncomms7407

Ako prebiehal experiment:

Laserový pulz vystrelili na kovový nanodrôt. To dodalo časticiam vlákna energiu, takže sa rozvibrovali.

Svetlo ako vlny sa pohybovalo pozdĺž vlákna v dvoch možných smeroch, podobne ako autá na diaľnici. Keď sa opačne pohybujúce vlny stretli, vytvorili novú vlnu, ktorá akoby zostala stáť na mieste. Táto vlna sa stala zdrojom svetla pre samotný experiment, keďže ožarovala okolie nanovlákna.

Následne vedci vystrelili prúd elektrónov okolo vlákna, pričom pomocou týchto elektrónov chceli nasnímať stojacu vlnu svetla. Ako elektróny interagovali so stiesneným svetlom na nanovlákne, buď zrýchľovali, alebo spomaľovali.

Pomocou mikroskopu vedci dokázali zachytiť miesta, kde k týmto zmenám rýchlosti dochádzalo - vďaka tomu výskumníci mohli vizualizovať stojacu vlnu a vznikol jej odtlačok. Samo o sebe to však neukazovalo len vlnovú povahu svetla, ale zároveň aj jej časticový charakter.

Ako elektróny prechádzali okolo tejto stojacej vlny, narážali do fotónov - častíc svetla. Práve tieto zrážky ovplyvňovali rýchlosť elektrónov - zmeny rýchlosti nastávali vďaka výmene akýchsi balíkov energie (kvánt) medzi elektrónmi a fotónmi.

Výskyt kvánt napokon ukázal, že svetlo na nanovlákne sa správalo nielen ako vlna, ale zároveň aj ako častica.

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. SEAT vyriešil problém s bezpečnosťou bezkľúčového prístupu
  2. Zázemie vo finančnom sektore je dôležité. Aj pre bývalého vojaka
  3. Revolučný Volkswagen ID.3 naživo z Frankfurtu!
  4. Nepremeškajte túto šancu. Jedinečná konferencia sa blíži
  5. Vyberte si dovolenku na Silvestra už teraz
  6. Afrika, Ázia a Karibik: Exotické plavby s letenkou a sprievodcom
  7. Kupujete si SUV do mesta? Oplatí sa benzín, diesel alebo hybrid?
  8. V prvom roku fixný výnos až 8,5 % ročne
  9. Predaj firmy jednoducho a bezpečne
  10. Osem cestovateľských tipov, kam sa vybrať cez jesenné prázdniny
  1. Revolučný Volkswagen ID.3 naživo z Frankfurtu!
  2. Na hrúbke záleží. Aj dva centimetre rozhodujú
  3. Nepremeškajte túto šancu. Jedinečná konferencia sa blíži
  4. Atos sa stal členom IDSA
  5. Vyberte si dovolenku na Silvestra už teraz
  6. Tepelné čerpadlo - v lete schladí, v zime ohreje
  7. Košický magistrát chce spravovať verejný cintorín a krematórium
  8. Afrika, Ázia a Karibik: Exotické plavby s letenkou a sprievodcom
  9. Koliba Expo pripravuje pripravuje novú ponuku špecialít
  10. Kupujete si SUV do mesta? Oplatí sa benzín, diesel alebo hybrid?
  1. Kupujete si SUV do mesta? Oplatí sa benzín, diesel alebo hybrid? 10 335
  2. Máte bolesti hlavy či depresie? Vinníkom môže byť intolerancia 9 138
  3. Osem cestovateľských tipov, kam sa vybrať cez jesenné prázdniny 8 322
  4. Ako si správne sporiť v čase nízkych úrokov? 7 995
  5. Afrika, Ázia a Karibik: Exotické plavby s letenkou a sprievodcom 5 993
  6. Vyhrajte cestu okolo sveta 5 367
  7. V prvom roku fixný výnos až 8,5 % ročne 5 311
  8. Last minute tipy: Top ponuky na koniec leta 4 776
  9. Ako fungujú platby mobilom? Bezpečnosť majú na prvom mieste 4 435
  10. Najlepší slovenský výčapník má 22 rokov. Čapovať ho učila žena 4 396

Hlavné správy zo Sme.sk

Drucker ešte ani nezačal a ubúdajú mu možní partneri

Strán, ktoré vylúčili spoluprácu so stranou bývalého ministra za Smer, pribúda

Tomáš Drucker (vpravo) a členovia jeho tímu prinášajú na ministerstvo vnútra podpisy od občanov so žiadosťou o registráciu politickej strany Dobrá voľba.
Dobré ráno

Dobré ráno: Vláda stratila väčšinu, Most-Híd sa rozpadá

Čo hovoria odchody a vzdávanie sa postov.

Podcast Dobré ráno.
KOMENTÁR PETRA TKAČENKA

Drucker ešte môže byť pravici dobrý

Pravica už chcela vládnuť s Mečiarom aj s Dankom, znesie aj Druckera.

Peter Tkačenko
Boje v Jemene.

Neprehliadnite tiež

Záber na Mliečnu cestu s dvomi bublinami rádiového žiarenia, ktoré vyčnievajú z oboch strán galaxie. Majú tvar ako presýpacie hodiny. Mliečnu cestu predstavuje horizontálna línia uprostred. Jej najžiarivejší bod ukrýva supermasívnu čiernu dieru. Na zábere vidno aj niekoľko vlákien plynu, ktoré zrejme vznikli spolu s bublinami.
Podcast Klik

Klik: Prečo je sklamanie z Applu dobrý biznis

Komentovaný prehľad technologických správ.

Podcast Klik denníka SME.

Mortal Kombat 11 aj Doom 1. Čo si zahrať cez víkend?

Od hororového mesta cez deštrukčné preteky až po tri klasiky.