Учените за пръв път заснеха как светлината се държи едновременно като вълна и частица

Светлината е уловена в момента на раздвояване: едновременно вълна и частица в един кадър.

Швейцарски изследователи направиха пробив, като за първи път в историята фиксираха светлината едновременно като вълна и частица. Двойствената природа на светлината е теоретично обоснована от Айнщайн, но досега никой не е успявал да наблюдава двете проявления едновременно. Екип от швейцарското Висше училище по технологии в Лозана (EPFL) е разработил оригинален метод, който е постигнал впечатляващи резултати.

Светлината обикновено се проявява или като вълна, или като поток от частици, в зависимост от условията на наблюдение. От години учените регистрират едно от тези свойства, но възможността да се наблюдават едновременно и двете характеристики изглеждаше непостижима. Един нов експеримент промени ситуацията. Изследователите са използвали комбинация от лазер, нанопроводници и електронен поток, за да уловят момента, в който светлината проявява и двете си същности.

При експеримента лазерният лъч е насочен към миниатюрен метален проводник. Лазерът предизвиква осцилации във вътрешността на проводника, което кара светлинните вълни да се разпространяват в противоположни посоки. Когато насрещните вълни се припокрият, се образува стояща вълна – сякаш светлината е застинала на място. Получената вълнова структура се превръща в централен елемент на изследването.

На следващия етап в близост до проводника е подаден поток от електрони. При преминаването си в близост до вълната някои електрони се ускоряват, а други се забавят. Тези промени са уловени с помощта на свръхбърз микроскоп, което дава възможност да се наблюдава вълновата природа на светлината под формата на стояща вълна.

Но експериментът разкри и друг аспект: електроните не само променят скоростта си, но и се сблъскват с фотоните (частици светлина), като обменят с тях кванти енергия. Това явление свидетелства за корпускулярната природа на светлината. По този начин изследователите регистрират едновременното проявление на двете свойства на светлината – вълново и корпускулярно – в едно изображение.

Ръководителят на проекта Фабрицио Карбоне отбеляза, че за първи път квантовата механика успешно е заснета с камера в буквалния смисъл на думата. Значението на откритието надхвърля просто един красив експеримент – възможността да се наблюдават квантовите процеси на подобно ниво може да допринесе за създаването на революционни технологии, включително квантови компютри.