Erstes Bild jemals um Licht als Welle und Teilchen gleichzeitig zeigen
Was Sie hier sehen, ist ein großer Durchbruch. Das Bild zeigt eine Eigenschaft des Lichts, die nie gesehen wurde hat, bevor durch das menschliche Auge, obwohl wir lange darüber bekannt habe. Aber endlich, Dank in einem genialen imaging Experiment können wir jetzt sehen wie Licht verhält sich wie eine Welle und ein Teilchen zur gleichen Zeit.
Das Bild wurde von einem Team von Wissenschaftlern in Europa heute in Nature Communications veröffentlicht.
Nach einer Entlassung aus der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne über das Papier:
Das Experiment ist wie folgt aufgebaut: ein Impuls des Laserlichts ist ein kleines metallisches Nanodraht beschossen. Die Laser verleiht Energie die geladenen Teilchen in den Nanodraht, wodurch sie zu vibrieren. Licht bewegt sich entlang dieser winzigen Draht in zwei möglichen Richtungen, wie Autos auf einer Autobahn. Wenn Wellen Reisen in entgegengesetzte Richtungen aufeinander treffen, bilden sie eine neue Welle, die aussieht wie es im Ort steht. Hier wird dieser stehenden Welle der Lichtquelle für das Experiment, um den Nanodraht ausstrahlen.
Hier kommt das Experiment Trick: die Wissenschaftler erschossen einen Strom von Elektronen in der Nähe der Nanodraht mit ihnen zu stehenden Welle des Lichtes Bild. Da die Elektronen mit dem engen Licht auf den Nanodraht interagiert, sie entweder beschleunigt oder verlangsamt. Das ultraschnelle Mikroskop die Position Bild wo diese Änderung in der Geschwindigkeit aufgetreten, konnte Carbone Team jetzt stehenden Welle, visualisieren, fungiert als ein "Fingerabdruck" der Wellennatur des Lichts.
Während dieses Phänomen die wellenartige Natur des Lichts zeigt, demonstriert es gleichzeitig seine Teilchen Aspekt als auch. Da die Elektronen in der Nähe stehenden Welle des Lichtes vergehen, hit"" sie das Licht Teilchen, den Photonen. Wie oben erwähnt, betrifft dies ihre Geschwindigkeit, so dass sie schneller oder langsamer bewegen. Diese Änderung in der Geschwindigkeit erscheint als ein Austausch von Energie "Pakete" (Quanten) zwischen Elektronen und Photonen. Das sehr Auftreten dieser Energie-Pakete zeigt, dass das Licht auf den Nanodraht wie ein Teilchen verhält.
"Dieses Experiment zeigt, dass zum ersten Mal wir Quantenmechanik- und die paradoxe Natur - direkt, Filmen können", sagt Fabrizio Carbone. Darüber hinaus kann die Bedeutung dieser Pionierarbeit über Grundlagenforschung und für zukünftige Technologien erweitern. Carbone erklärt: "Die Möglichkeit, Bild- und Quantenphänomene auf der Nanometerskala wie das eine neue Route in Richtung Quantencomputer eröffnet."
Lesen Sie die vollständige wissenschaftliche Veröffentlichung in Nature Communications