اولین عکس نور هم به عنوان ذره و هم به صورت موج

اولین عکس نور

0

اولین عکس نور هم به عنوان ذره و هم به صورت موج

اولین عکس نور هم به عنوان ذره و هم به صورت موج – نور هم به عنوان ذره و هم به صورت موج رفتار می کند. از روزهای انیشتین ، دانشمندان تلاش کرده اند تا هر دو جنبه نور را همزمان به طور مستقیم مشاهده کنند. اکنون ، دانشمندان EPFL موفق به گرفتن اولین عکس از این رفتار دوگانه شده اند.

مکانیک کوانتوم به ما می گوید که نور می تواند همزمان به عنوان ذره یا موج رفتار کند. با این حال ، هرگز آزمایشی وجود نداشته است که بتواند هر دو طبیعت نور را همزمان بگیرد. نزدیکترین چیزی که ما دیده ایم دیدن موج یا ذره است ، اما همیشه در زمانهای مختلف. با رویکرد آزمایشی کاملاً متفاوت ، دانشمندان EPFL اکنون توانسته اند اولین عکس فوری از نور را که هم به صورت موج و هم به عنوان ذره رفتار می کند ، بگیرند. کار مهم در Nature Communications منتشر شده است .

وقتی نور ماورا UV بنفش به سطح فلز برخورد می کند ، باعث انتشار الکترون می شود . آلبرت انیشتین این اثر “فوتوالکتریک” را با طرح اینکه نور – که تصور می شود فقط موج است – نیز جریان ذرات است ، توضیح داد. حتی اگر انواع آزمایشات هم رفتارهای ذره ای و هم موجی مانند نور را با موفقیت مشاهده کرده است ، اما هرگز نتوانسته اند همزمان هر دو را مشاهده کنند.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی فابریزیو کربن در EPFL اکنون با یک پیچ و تاب هوشمندانه آزمایشی را انجام داده اند: استفاده از الکترون برای تصویربرداری از نور. محققان برای اولین بار یک عکس فوری از نور را گرفته اند که همزمان به صورت موج و جریان ذرات رفتار می کند.

این آزمایش به این صورت تنظیم شده است: یک پالس از نور لیزر به یک نانوسیم فلزی کوچک شلیک می شود. لیزر به ذرات باردار در نانوسیم انرژی می افزاید و باعث لرزش آنها می شود. نور در امتداد این سیم کوچک در دو جهت ممکن حرکت می کند ، مانند اتومبیل های موجود در بزرگراه. وقتی امواجی که در جهت مخالف حرکت می کنند با یکدیگر روبرو می شوند ، موجی جدید تشکیل می دهند که به نظر می رسد در جای خود ایستاده است. در اینجا ، این موج ایستاده با تابش به اطراف نانوسیم ، منبع نور آزمایش می شود.

ترفند این آزمایش در همین قسمت است: دانشمندان با استفاده از آنها برای تصویربرداری از موج ایستاده نور ، نوعی الکترون نزدیک به نانوسیم را شلیک کردند. در اثر فعل و انفعال الکترون ها با نور محدود شده روی نانوسیم ، سرعت آنها کم می شود یا سرعت آنها کاهش می یابد. با استفاده از میکروسکوپ فوق سریع برای تصویربرداری از موقعیتی که این تغییر سرعت رخ داده است ، تیم Carbone اکنون می توانند موج ایستاده را که به عنوان اثر انگشت ماهیت موج نور عمل می کند ، تجسم کنند.

اولین عکس از نور هم به عنوان ذره و هم به صورت موج

در حالی که این پدیده ماهیت موجی مانند نور را نشان می دهد ، همزمان جنبه ذره ای آن را نیز نشان می دهد. الکترونها از نزدیک موج ایستاده نور عبور می کنند ، آنها به ذرات نور یعنی فوتون ها “برخورد” می کنند. همانطور که در بالا ذکر شد ، این سرعت آنها را تحت تأثیر قرار می دهد ، و باعث می شود آنها سریعتر یا کندتر حرکت کنند. این تغییر سرعت به عنوان تبادل انرژی “بسته” ها (کوانتوم) بین الکترون ها و فوتون ها به نظر می رسد. وقوع این بسته های انرژی نشان می دهد که نور موجود در نانوسیم مانند ذره رفتار می کند.

 

فابریزیو کربن می گوید: “این آزمایش نشان می دهد که برای اولین بار می توانیم از مکانیک کوانتوم – و ماهیت متناقض آن – به طور مستقیم فیلم برداری کنیم .” علاوه بر این ، اهمیت این کار پیشگامانه می تواند فراتر از علوم بنیادی و فناوری های آینده باشد. همانطور که کربن توضیح می دهد: “توانایی تصویربرداری و کنترل پدیده های کوانتوم در مقیاس نانومتری مانند این مسیر جدیدی را به سمت محاسبات کوانتومی باز می کند.”

 

اولین عکس از نور هم به عنوان ذره و هم به صورت موج


بیشتر کاوش کنید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.