متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۹/۱۰/۱۴

تعداد بازدید : ۶۱

تعداد رای : ۳

نشان دادن ویژگی ذره‌ای و موجی نور به صورت همزمان برای اولین‌بار

نور هم به صورت موج عمل می‌کند و هم به صورت ذره. از زمان انیشتین دانشمندان در پی این بوده‌اند که بتوانند این دو ویژگی را به صورت همزمان نشان دهند. حالا پژوهشگران دانشگاه EPFL موفق به انجام چنین کاری شده‌اند.

مکانیک کوانتومی به ما می‌گوید که نور هم موج است و هم ذره. اما تاکنون آزمایشی که این دو خصیصه را نشان دهد طراحی و اجرا نشده بود. بهترین آزمایش‌هایی که تاکنون انجام شده است ویژگی‌های موجی و ذره‌ای را به صورت جداگانه تایید می‌کنند و از نشان دادن این دو ویژگی به صورت همزمان عاجز بوده‌اند. حالا پژوهشگران با استفاده از یک رهیافت کاملا متفاوت توانسته‌اند به صورت همزمان ویژگی‌های موجی و ذره‌ای نور را به صورت همزمان برملا کنند.

 

وقتی که نور UV به سطح یک فلز برخورد می کند باعث انتشار الکترون از سطح فلز می‌شود. این پدیده را انیشتین در آزمایش فوتو الکتریک خود تشریح و توضیح داد به صورتی که در آن آزمایش نور به صورت بسته‌های انرژی (فوتون) در نظر گرفته شد. در آزمایشی که توسط "فابریزیو کاربونه" صورت گرفت به صورت هوشمندانه‌ای از این ویژگی بهره برده شد: استفاده از الکترون‌ها برای تصویربرداری از نور. در نتیجه پژوهشگران برای اولین بار موفق به برداشت تصویری از نوری شدند که همزمان به صورت موج و ذره رفتار می‌کند.

 

آزمایش انجام شده بدین صورت است: یک پالس لیزر به سمت یک نانوسیم فلزی پرتاب می‌شود. پالس لیزر باعث می‌شود که ذرات باردار در نانوسیم انرژی کسب کنند و در نتیجه شروع به نوسان کنند. نور در این نانوسیم از دو طرف حرکت می‌کند (مانند ماشین‌های در یک بزرگراه). وقتی که موج‌های نوری از دو طرف به یکدیگر می‌رسند تشکیل یک موج جدید می‌دهند که به نظر می رسد در آن ناحیه می‌ایستد. همین موج ایستاده به عنوان منبع نوری برای آزمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد و اطراف نانوسیم را از تشعشعات خود پُر می‌کند.

 

اینجا مرحله‌ای است که ابتکار این آزمایش در آن صورت می‌گیرد: پژوهشگران  با استفاده از شار الکترون‌های اطراف نانوسیم از موج ایستاده عکس می‌گیرند. زمانی‌که این الکترون‌ها به موج ایستاده برخورد می‌کنند یا سرعت‌ الکترون افزایش ‌میابد و یا سرعتش کم می‌شود. با استفاده از میکروسکوپ‌های فوق سریع از مکان‌هایی که این تغییرات سرعت رخ می‌دهد عکس گرفته شد و در نتیجه موج ایستاده که به صورت موج-ذره عمل می‌کند به تصویر کشیده شد.

 

در حالی که این آزمایش ویژگی موجی نور را نشان می‌دهد به صورت همزمان ویژگی ذره‌ای نور را نیز برملا می‌کند. زمانی که الکترون‌ها به موج ایستاده نزدیک می‌شوند به ذرات نور(فوتون‌ها) "ضربه" وارد می‌کنند و این دلیل تغییر سرعت الکترون‌ها است و همین امر نشان از این دارد که نور در نانوسیم به صورت ذره عمل می‌کند.

 

به گفته‌ی "فابریزیو کاربونه": «این آزمایش برای اولین‌بار نشان داد که ما قادر به فیلم گرفتن از مکانیک کوانتومی و ویژگی‌های متضادش هستیم. و همچنین اهمیت این کار پیشگامانه بسیار فراتر از علم محض است و در تکنولوژی‌های آینده می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. توانایی کنترل پدیده‌های کوانتومی در مقیاس نانو می‌تواند راه را برای عملی کردن محاسبات کوانتومی باز کند.»

 

نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است. جزئیات بیشتر از طریق لینک مقاله قابل مشاهده است.

 

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

Captcha