Quanten-Geheimnis des Lichts durch neues Experiment enthüllt


Besteht Licht aus Wellen oder Teilchen?

Diese grundlegende Frage hat Wissenschaftler seit Jahrzehnten verbissen, weil Licht scheint beide zu sein. Allerdings ergaben Experimente bis jetzt, Licht, entweder wie ein Teilchen oder eine Welle, aber nie beide gleichzeitig zu handeln.

Nun, zum ersten Mal eine neue Art von Experiment ergab Licht verhält sich wie ein Teilchen und Welle gleichzeitig, bietet eine neue Dimension in das Dilemma, das helfen könnte, die wahre Natur des Lichts und der ganze Quantenwelt zu offenbaren.

Die Debatte geht zurück mindestens so weit wie Isaac Newton, der dafür plädiert, Licht wurde von Partikeln und James Clerk Maxwell, deren erfolgreiche Theorie des Elektromagnetismus, Vereinheitlichung der Kräfte der Elektrizität und Magnetismus, stützte sich auf ein Modell von Licht als Welle. Dann erklärte Albert Einstein im Jahr 1905 ein Phänomen namens der photoelektrische Effekt mit der Idee, dass Licht, der Teilchen genannt Photonen gemacht wurde (diese Entdeckung brachte ihm den Nobelpreis für Physik). [Was ist das? Antworten auf Ihre Fragen der Physik]

Letztlich gibt es guten Grund zu glauben, dass Licht sowohl ein Teilchen und Welleist. In der Tat scheint das gleiche für alle subatomaren Teilchen wie Elektronen und Quarks und sogar die kürzlich entdeckten Higgs-Boson-artigen Teilchen gelten. Die Idee wird als Welle - Teilchen-Dualismus bezeichnet und ist ein fundamentaler Grundsatz der Theorie der Quantenmechanik.

Je nachdem welche Art von Experiment verwendet wird wird Licht oder jede andere Art von Teilchen, wie ein Teilchen oder eine Welle Verhalten. So weit noch nicht beide Aspekte der Natur des Lichts zur gleichen Zeit beobachtet worden.

Aber dennoch haben Wissenschaftler gefragt, macht Licht verhindert ein Partikel zu einer Welle von den jeweiligen Umständen wechseln? Oder ist Licht immer beide Teilchen und Welle gleichzeitig?

Jetzt haben Forscher zum ersten Mal eine neue Art von Messung Apparat entwickelt, die gleichzeitig Teilchen und Welle-ähnliches Verhalten erkennen kann. Das Gerät setzt auf eine seltsame Quantum Effekt namens Quantum Nichtlokalität, ein Counter-intuitive Begriff, der die Idee läuft darauf hinaus, dass die gleichen Teilchen an zwei Orten gleichzeitig vorhanden sein kann.

"Die Messung Apparat stark Nichtlokalität, die bescheinigt, dass das Photon gleichzeitig verhielt sich wie eine Welle und ein Teilchen in unserem Experiment, erkannt", sagte Physiker Alberto Peruzzo von der englischen Universität von Bristol in einer Erklärung. "Dies ist eine starke Widerlegung der Modelle, in denen das Photon eine Welle oder ein Teilchen ist."

Peruzzo ist Hauptautor des Papiers beschreibt das Experiment in der 2. November-Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht.

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Das Experiment weiter stützt sich auf eine andere seltsame Aspekt der Quantenmechanik – die Idee der Quanten-Verschränkung. Zwei Teilchen können sich verfangen, so dass Aktionen, die auf ein Teilchen auf den anderen auswirken. Auf diese Weise konnten die Forscher die Photonen im Experiment zu verzögern, die Wahl, ob Teilchen oder Wellen zu ermöglichen.

MIT Physiker Seth Lloyd, der nicht in das Projekt, das Experiment in der Wissenschaft, "kühn" in einem entsprechenden Aufsatz genannt verwickelt war und sagte, dass während es erlaubt die Photonen, die Wahl von Teilchen oder Wellen für nur wenige Nanosekunden zu verzögern, "Wenn man Zugriff auf Quantenspeicher, um die Verschränkung zu speichern, die Entscheidung aufgeschoben werden konnten bis morgen (oder so lange wie der Speicher zuverlässig funktioniert). Also entscheiden Sie sich jetzt warum? Lassen Sie diese Quanten-Folie!"

Sie können LiveScience Redakteur Clara Moskowitz auf Twitter folgen @ ClaraMoskowitz . Für weitere Wissenschaftsnachrichten, LiveScience auf Twitter folgen @livescience.

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