Nauka
Sada čitate
Uslikana dvojna priroda svetlosti
Sadržaji

Fabricio Karbone, fizičar u Ecole Polytechnique Federale de Lausanne zajedno sa svojim istraživačkim timom uspeo je da istovremeno ”uhvati”, odnosno uslika, dvojnu prirodu svetlosti, talasnu i čestičnu. Svoje rezultate naučnici su objavili u prestižnom naučnom časopisu Nature Communications. Rad je inače poslat još 25. aprila prošle godine, a zvanično je prihvaćen za objavljivanje 27. januara. Tako se njegova objava, na kraju, na simboličan način poklopila sa godinom koja je posvećena upravo svetlosti.

Albert Ajnštajn je u objašnjenju fotoelektričnog efekta, koje je dao 1905. godine, naveo da se svetlost ponaša kao snop čestica određene energije. Dao im je ime ”kvanti” i time postavio temelje kvantne mehanike, a 1921. godine je za ovo otkriće dobio Nobelovu nagradu. Do tada je važila teorija da je svetlost talas, što je objašnjavalo neke od prirodnih efekata svetlosti kao što su inteferencija, refleksija i slično. Kako je talasna teorija uspešno pokrivala jednu grupu fenomena, a kvantna drugu, zaključeno je da svetlost ima dvojnu prirodu. To je između ostalog iniciralo da se naučnici zapitaju da li je uopšte moguće „snimiti“ svetlost.

Tim iz Lozane je iskoristio jedan neobičan trik – ”slikao” je svetlost elektronima. Kako Fabricio Karbone opisuje eksperiment, oni su prvo kroz nano-žicu propustili snop iz pulsnog lasera, koji je pobudio naelektrisane čestice sredine i one su počele da vibriraju. U dobijenom eksperimentu, svetlost se kroz žicu kreće u oba smera. Kada se ovakva dva talasa sudare nastaje takozvani stojeći talas. Upravo je taj talas bio uslikani izvor svetlosti.

Pobuda kod energetski-zavisnog snimanja u poređenju sa energetski-prostornim snimanjem

Pobuda kod energetski-zavisnog snimanja u poređenju sa energetski-prostornim snimanjem

Karbone je zatim ovaj izvor stavio pod elektronski mikroskop visoke rezolucije i brzine, Advanced electron microscope. Snop elektrona usmeren je na izvor svetlosti kako bi snimili stojeći talas. Elektroni u interakciji sa svelošću iz nano-žice ubrzavaju ili usporavaju, što sofisticirani mikroskop veoma efikasno može da meri. Kao rezultat dobijena je slika stojećeg talasa – dokaz da svetlost zaista jeste talas.

Ovim je međutim, indirektno dokazana i čestična priroda svetlosti. Elektroni u ”sudaru” sa paketima energije – kvantima svetlosti, vrše razmenu energije, odnosno menjaju brzinu kretanja. Upravo postojanje ove razmene energije dokazuje da svetlost jeste sastvaljena od paketa energije, svetlosnih čestica, odnosno fotona.

Tim fizičara iz Lozane je izuzetno srećan što su po prvi put u istoriji uspeli da snime paradoksalnu prirodu kvantne mehanike. Fabricio Karbone se nada da ovaj napredak predstavlja veliki korak ka realizovanju kvantnih računara.

Izvor: Elementarium
Autor originalnog teksta: Boris Klobičar

O autoru
TajmLajn