Światło to jednocześnie fala i cząstka – wreszcie mamy dowód

Światło zachowuje się zarówno jak cząstka i jak fala. Nazywamy to korpuskularno-falową naturą światła. Od czasów Einsteina, który wyjaśniając „efekt fotoelektryczny” określił światło jako nie tylko falę ale również strumień cząstek, naukowcy starali się bezpośrednio zaobserwować obydwa aspekty światła w tym samym czasie. Udało się to dopiero teraz naukowcom z EPFL – Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Federalnej Politechniki w Lozannie).

Mechanika kwantowa mówi nam, że światło może zachowywać się jednocześnie jak cząstka i fala. Jednak, nigdy nie zostało to eksperymentalnie potwierdzone. Byliśmy w stanie potwierdzić obydwa aspekty światła osobno ale nigdy w tym samym czasie. Zespół badawczy prowadzony przez Fabrizio Carbone dzięki nietypowemu podejściu do tematu uzyskał pierwsze w historii „zdjęcie” światła jako fali i cząsteczki jednocześnie. Przełomową pracę opublikowano w Nature Communications.

Zespół Fabrizio Carbone’a wpuścił laserowy impuls światła do metalicznego nanokabla. Światło lasera cały czas dostarczało energii cząsteczkom w nanokablu, powodując, że zaczęły one w „ciasnym” kablu poruszać się w dwóch możliwych kierunkach w pewnym momencie spotykając się tworząc falę, która wyglądała jakby stała w miejscu. Ta właśnie fala ta stała się źródłem światła dla eksperymentu promieniując wokół nanokabla. Następnie naukowcy wystrzelili w kierunku nanokabla strumień elektronów, które miały na celu uzyskanie „obrazu” stojącej fali światła. W momencie gdy elektrony trafiły na światło, wchodziły z nim w interakcję i przyspieszały albo zwalniały. Za pomocą ultraszybkiego mikroskopu zespół Carbone’a zdołał określić, w którym miejscu elektrony zwalniały, a gdzie przyspieszały. W ten sposób otrzymano obraz stojącej fali. Gdzie zatem dowód na cząstki światła? Przyspieszanie i zwalnianie elektronów spowodowane było uderzaniem ich w cząsteczki światła – fotony. Które albo przejmowały energię elektronów (wtedy elektron zwalniał), albo oddawały własne kwanty energii (elektrony przyspieszały).

Filmik, który fajnie pokazuje zagadnienie:

Za: http://www.sciencedaily.com/releases/2015/03/150302104731.htm