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.

Chcete dostať upozornenie na najnovší článok tohto autora?
Objednajte si notifikáciu priamo na váš e-mail.
Odoberať autora na email

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí
  2. Špeciálna príloha: Krížovky na leto
  3. Šesť dôvodov, prečo sa oplatí cestovať do Ruska
  4. S kreditkou začína pohodová dovolenka už na letisku
  5. Zmrzlina v Mekáči má u nás kratšiu záruku ako v Rakúsku. Prečo?
  6. Aká je ideálna vlhkosť a teplota v byte? Výskum hovorí jasne
  7. Veríte brusniciam pri zápaloch močových ciest? Nemusia stačiť
  8. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie
  9. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice?
  10. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení
  1. Šesť dôvodov, prečo sa oplatí cestovať do Ruska
  2. Špeciálna príloha: Krížovky na leto
  3. Najpredávanejšou jazdenkou v tuzemsku bola Škoda Octavia
  4. GOPASS-dovolenka, ktorá sa oplatí
  5. OMV robí dovolenku pre vodičov oddychom
  6. OMV robí dovolenku pre vodičov oddychom
  7. S kreditkou začína pohodová dovolenka už na letisku
  8. Zmrzlina v Mekáči má u nás kratšiu záruku ako v Rakúsku. Prečo?
  9. Dubravské Čerešne majú sladké prekvapenie pre najrýchlejších!
  10. Aká je ideálna vlhkosť a teplota v byte? Výskum hovorí jasne
  1. Aká je ideálna vlhkosť a teplota v byte? Výskum hovorí jasne 29 132
  2. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí 20 998
  3. Zmrzlina v Mekáči má u nás kratšiu záruku ako v Rakúsku. Prečo? 19 855
  4. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie 13 970
  5. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice? 9 606
  6. Veríte brusniciam pri zápaloch močových ciest? Nemusia stačiť 3 906
  7. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení 3 782
  8. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia 3 091
  9. Dubravské Čerešne majú sladké prekvapenie pre najrýchlejších! 2 010
  10. Ulovte si last minute dovolenku so zľavou do 70% 1 947