ثبت نخستین تصویر از رفتار نور به شکل موج و ذره

تیتر20- دانشمندان مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان برای نخستین‌بار توانسته‌اند تصویری از رفتار نور را همزمان به شکل موج و ذره ثبت کنند.

 دانشمندان می‌دانند که نور یک موج است؛ به همین دلیل نور می‌تواند در اطراف سازه‌ها خم شده و از سوراخ‌های بسیار ریز عبور کند. همچنین طول‌موج‌های مختلف نور باعث مشاهده رنگ‌های مختلف توسط انسان است.

اما همه این ویژگی‌ها و رفتارهای موج برای توضیح دقیق رفتار نور کافی نیست.

برای مثال هنگامی که نور به فلز برخورد می‌کند، جریانی از الکترون‌ها را آزاد می‌کند. اینشتین این اثر را در سال 1905 توضیح داده بود که بر اساس آن، نور از ذرات نیز ساخته شده و این ذرات نور مانند توپ بیلیارد به ذرات الکترون فلز برخورد کرده و آن‌ها را به پرواز درمی‌آورد. این نظریه در نهایت باعث کسب جایزه نوبل توسط اینشتین شد، اما دانشمندان چندان از قبول رفتار نور به هر دو شکل موج و ذره خوشحال نشدند.

بیش از 100 سال از آن زمان گذشته و آزمایشات گوناگون توسط دانشمندان اثبات کرده که نور هم به شکل ذره و هم موج رفتار می‌کند، اما هیچگاه این رفتارها بطور همزمان مشاهده نشده است.

اکنون محققان سوئیسی توانسته‌اند این شخصیت عجیب نور را با روشی جدید تصویربرداری کنند؛ آن‌ها ابتدا یک نور لیزر را به سیم فلزی کوچکی شلیک کردند که باعث گیر افتادن امواج نور در سیم شد.

محققان سپس جریانی از الکترون‌ها را در کنار سیم شلیک کردند. امواج نور از ذرات موسوم به فوتون‌ها ساخته شده‌اند، از این رو الکترون‌ها باعث کمانه کردن فوتون‌ها و در نتیجه افزایش سرعت برخی الکترون‌ها و کاهش سرعت برخی دیگر می‌شود. این تغییر سرعت به شکل نوسان‌های انرژی به نمایش درآمدند که قابل ثبت بودند.

دانشمندان سیم را در زیر یک میکروسکوپ بزرگ با قابلیت مشاهده الکترون‌ها قرار داده و تصویری از آن گرفتند؛ لایه پائینی تصویر به نمایش محل ذرات نور پرداخته و لایه بالای، شکل نور به عنوان موج را نمایش می‌داد.

به گفته محققان،‌ این آزمایش برای نخستین‌بار نشان داد که می‌توان مکانیک کوانتوم و طبیعت متناقض آن را مستقیما به تصویر کشید.

این روش تصویربرداری می‌تواند به ارتقای توسعه رایانه‌های کوانتومی کمک کند.

نتایج این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است./ایسنا