SME
Pondelok, 26. august, 2019 | Meniny má Samuel

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. Ako fungujú platby mobilom? Bezpečnosť majú na prvom mieste
  2. Československý make-up stále dobýja svet
  3. Najlepší slovenský výčapník má 22 rokov. Čapovať ho učila žena
  4. Last minute tipy: Top ponuky na koniec leta
  5. Zaspomínajte si na detstvo s tradičnými pochúťkami
  6. Najväčšia konferencia o doprave v SR sa už blíži
  7. Tajné funkcie áut: vedeli ste o nich?
  8. Barbados, Portoriko: Plavte sa Južným Karibikom (letenka v cene)
  9. Posezónna špeciálna ponuka na špičkové japonské klimatizácie
  10. Do čoho obliekate svoje deti? Nekvalitnými materiálmi im škodíte
  1. Ako fungujú platby mobilom? Bezpečnosť majú na prvom mieste
  2. Československý make-up stále dobýja svet
  3. Najlepší slovenský výčapník má 22 rokov. Čapovať ho učila žena
  4. Last minute tipy: Top ponuky na koniec leta
  5. Mimoriadny úspech na medzinárodnej súťaži v Číne
  6. Zaspomínajte si na detstvo s tradičnými pochúťkami
  7. Filmári objavili skryté krásy Novej Bane – tu je video
  8. IT je dokonalá ukážka slovenskej kreativity. Prvá časť
  9. Tajné funkcie áut: vedeli ste o nich?
  10. Najväčšia konferencia o doprave v SR sa už blíži
  1. Tajné funkcie áut: vedeli ste o nich? 60 197
  2. Last minute tipy: Top ponuky na koniec leta 12 729
  3. Horúčavy na Slovensku budú častejšie. Koľko stupňov dosiahnu? 10 227
  4. Oslava prvého miliónu dopadla šokujúco 9 527
  5. Do čoho obliekate svoje deti? Nekvalitnými materiálmi im škodíte 8 928
  6. Barbados, Portoriko: Plavte sa Južným Karibikom (letenka v cene) 7 684
  7. Najväčšia konferencia o doprave v SR sa už blíži 6 686
  8. Hodnotenie profesionála: Aká je dovolenka v Mexiku? 6 585
  9. Zaspomínajte si na detstvo s tradičnými pochúťkami 5 637
  10. Malebné severné Taliansko: Hory, jazerá, krásne mestá aj móda 4 760

Hlavné správy zo Sme.sk

Threema je anonymná, ale prokurátori sú presvedčení, že správy sú od Kočnera

Policajti neprelomili šifrovanie, Tóth im odovzdal Kočnerov mobil.

Marian Kočner a aplikácia Threema.
Podcast Dobré Ráno
Komentár šéfredaktorky

Nemôžu zo seba vyvrátiť Kočnera ako pokazené jedlo

Kočner nie je fikcia, nie je vymyslená Marvelovská figúrka.

Beata Balogová, šefredaktorka denníka SME
Okrúhly stôl na summite.

Neprehliadnite tiež

Podcast Dobré Ráno
Julie Bertoiová, súťažiaca  behu na 50 kilometrov, klesá do nižšej časti údolia počas pretekov Running with the Devil Race v kaňone Lovell.

NASA vyšetruje prvé obvinenie z trestného činu z vesmíru

Astronautka pristupovala k účtu expartnerky.

ISS obieha vo výške približne 400 kilometrov a vykonáva sa na nej vedecký výskum, ktorý by bol na povrchu Zeme nemožný.

Kozmickej lodi s humanoidným robotom sa zatiaľ nepodarilo spojiť s ISS

Po prvom neúspešnom pokuse sa kozmická loď začala o spojenie pokúšať znova.

Na snímke štart nosnej rakety Sojuz - FG s vesmírnou loďou Sojuz-13 na kozmodróme Bajkonur v Kazachstane 20. júla 2019.