Bild fängt gruselig Doppelnatur des Lichts zum 1. Mal

Es ist eine Welle. Es ist ein Teilchen. Es ist... beide.

Wissenschaftler haben lange bekannt, dass Licht als ein Teilchen oder eine Welle, je nach dem Experiment dienen kann. Aber zum ersten Mal haben Wissenschaftler einen Einblick von Licht als Welle und Teilchen gleichzeitig erfasst. Dieses seltsame Verhalten ist eine Folge der Quantenmechanik, bizarre Regeln der Physik, die das Verhalten der subatomaren Teilchen zu bestimmen.

"Dieses Experiment zeigt, dass wir zum ersten Mal die Quantenmechanik Filmen können — und die paradoxe Natur – direkt," Co-Autor Fabrizio Carbone, ein Forscher an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz, sagte in einer Erklärung zu studieren.

Das gruselige Verhalten wurde mit einem ultraschnellen Mikroskop Kamera eingefangen.

Doppelnatur

Seit den frühen 1900er Jahren haben Wissenschaftler bekannt, dass Licht eine Doppelnatur. Zum Beispiel, wenn Wissenschaftler einen Lichtstrahl auf einen Bildschirm mit einem Schlitz offen darauf abzielen, das Licht verhält sich wie ein Strom von Teilchen – eine einzelne Textzeile Helligkeit. Aber wenn zwei Schlitze offen sind, das Licht wie eine Welle wirkt und geht durch beide Öffnungen gleichzeitig, erstellen ein charakteristisches Muster von hellen und dunklen Fransen, ein Interferenzmuster rief. Dieses Muster tritt auf, weil die Spitzen in die Welle an einer Stelle manchmal summieren sich mit den Tälern in der Welle an anderen Punkten erstellen Regionen dunkel, während Orte wo zwei Spitzen schneiden extra helle Flecken erzeugen. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Aber in den Doppelspalt-Experimenten, die Welle und Korpuskel Natur des Lichts zeigt sich in zwei separaten Versuchsaufbauten nicht zur gleichen Zeit.

Diese Teilchen-Welle-Dualismus in Echtzeit, Carbone und seine Kollegen beschossen einen Strahl des Lasers Licht geladenen Elektronen eine nanoskalige Draht, geladenen Teilchen einen Schub an Energie geben zu fangen. Diese Energie-Beule verursacht die Partikel zu vibrieren, die wiederum ein elektromagnetisches Feld erstellt, die das Licht hin und her entlang des Drahtes zu gehen gezwungen.

Wenn die zwei Wellen, die in entgegengesetzte Richtungen Reisen kollidierte, bildeten sie eine stationäre Welle.

Von dort feuerte das Forschungsteam Elektronen am Draht. Als die Elektronen des Drahtes näherte, stieß die Elektronen in die leichten Teilchen oder Photonen in die stehende Welle, die dann die Geschwindigkeit der Elektronen verändert. Aber die Photonen geändert Geschwindigkeit (beschleunigt oder verlangsamt) in endlichen Mengen genannt Quanten oder "Pakete" von Energie, so die Aussage. Diese Energiepakete zeigen, dass das Licht als Teilchen handelte.

Da die gesamte Interaktion in Bildern von ultraschnellen Elektronenmikroskop erwischt wurde, waren die blitzschnellen Änderungen in der Geschwindigkeit der Elektronen in Echtzeit erfasst.

Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Communications (2. März) gestern.

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