Ensimmäinen kuva valosta hiukkasena ja aallona

Tämä kuva osoittaa valon kaksoisluonteen - sen ominaisuuden olla sekä aalto että hiukkanen - ominaisuus, joka on tunnettu vuodesta 1905, mutta ei koskaan ennen todistanut tällä tavalla ihmisten silmin.

Tässä on ensimmäinen valokuva valosta sekä hiukkasena että aallona. Se oli Albert Einstein, joka ehdotti, että valo ei käyttäydy täsmälleen aallonataihiukkanen. Sen sijaan valo käyttäytyy kuin molemmat aallotjahiukkanen. Einsteinin teoria tunnettiin nimellävalon aalto-hiukkasten kaksinaisuus, ja nykyajan tiedemiehet hyväksyvät sen täysin. Mutta kuka olisi uskonut, että voisimme koskaan nähdä valokuvan valosta sekä hiukkasena että aallona? Uusi kuva on peräisin Euroopassa sijaitsevasta Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) -tutkijaryhmästä. PäiväkirjaLuonnonviestintäjulkaisi sen 2.3.2015.

Mukaan alausuntoEPFL: ltä:

Kun UV -valo osuu metallipintaan, se aiheuttaa elektroneja. Albert Einstein selitti tämän ”valosähköisen” vaikutuksen ehdottamalla, että valo - jonka uskotaan olevan vain aalto - on myös hiukkasten virta. Vaikka monissa kokeissa on havaittu onnistuneesti sekä valon hiukkas- että aaltomaista käyttäytymistä, ne eivät ole koskaan pystyneet havaitsemaan molempia samanaikaisesti.

Tutkimusryhmä, jota johtaa Fabrizio Carbone EPFL: ssä, on nyt suorittanut kokeen fiksulla kierroksella: elektronien käyttäminen valon kuvaamiseen. Tutkijat ovat ottaneet ensimmäistä kertaa yhden yksittäiskuvan valosta, joka toimii samanaikaisesti sekä aallona että hiukkashiukkasvirrana.

Kokeilu on järjestetty näin: Laservalopulssi laukaistaan ​​pientä metallista nanolankaa. Laser lisää energiaa nanojohdon varautuneisiin hiukkasiin aiheuttaen niiden värähtelyn. Valo kulkee tätä pientä lankaa pitkin kahteen mahdolliseen suuntaan, kuten autot valtatiellä. Kun vastakkaisiin suuntiin kulkevat aallot kohtaavat toisensa, ne muodostavat uuden aallon, joka näyttää siltä, ​​että se seisoo paikallaan. Täällä tästä seisovasta aallosta tulee valon lähde kokeilulle, joka säteilee nanojohdon ympärille.

Tässä kokeilun temppu tulee: Tiedemiehet ampuivat elektronivirran lähelle nanolankaa ja käyttivät niitä kuvaamaan seisovaa valoaaltoa. Kun elektronit olivat vuorovaikutuksessa nanojohdon suljetun valon kanssa, ne joko kiihtyivät tai hidastuivat. Käyttämällä huippunopeaa mikroskooppia paikan kuvaamiseen, jossa tämä nopeuden muutos tapahtui, Carbonen tiimi voisi nyt visualisoida seisovan aallon, joka toimii valon aallon luonteen sormenjäljenä.

Vaikka tämä ilmiö osoittaa valon aaltomaisen luonteen, se osoitti samanaikaisesti myös hiukkaspuolensa. Kun elektronit kulkevat lähellä seisovaa valoaaltoa, ne 'osuvat' valon hiukkasiin, fotoneihin. Kuten edellä mainittiin, tämä vaikuttaa niiden nopeuteen, jolloin he liikkuvat nopeammin tai hitaammin. Tämä nopeuden muutos näkyy energiapakettien (kvanttien) vaihdona elektronien ja fotonien välillä. Jo näiden energiapakettien esiintyminen osoittaa, että valo nanolangassa toimii hiukkasena.

Lue koko EPFL: n lausunto napsauttamalla tätä

Napsauta tästä saadaksesi hyvän selityksen valon kaksoisluonteesta

Tämä video selittää myös enemmän:

Kaikki tiedemiehet eivät tietenkään ole samaa mieltä EPFL: n tutkijoiden lausunnon kanssa, jonka mukaan he ovat havainneet valon hiukkasena ja aallona samanaikaisesti.Lue Brian Koberleinin näkemys tästä aiheesta.

Bottom line: Nykyaikaiset tutkijat hyväksyvät täysin valon aaltohiukkasten kaksinaisuuden. Mutta kuka olisi uskonut, että näkisimme valon valokuvan sekä hiukkasena että aallona? Eurooppalainen tiedemiesryhmä Ecole Polytechnique Fédérale de Lausannessa (EPFL) on luonut tämän kuvan. PäiväkirjaLuonnonviestintäjulkaisi sen 2.3.2015.