Снопом електрона по први пут истовремено снимљена двојна природа светлости
Текст: Борис Клобучар
Фото: Фабрицио Карбоне/EPFL
Можда је симболично што се баш у години светлости догодио овако велики тренутак за научнике из области оптике, науке о светлости. Фабрицио Карбоне, физичар у Ecole Polytechnique Federale de Lausanne заједно са својим истраживачким тимом успео је да истовремено ”ухвати”, односно услика, двојну природу светлости, таласну и честичну. Своје резултате научници су објавили у престижном научном часопису Nature Communications.
Само подсећања ради, Алберт Ајнштајн је у његовом објашњењу фотоелектричног ефекта, које је дао 1905. године, објаснио да се светлост понаша као сноп честица одређене енергије. Дао им је име ”кванти”, поставио темеље квантне механике и 1921. године за ово откриће добио Нобелову награду. До тада је важила теорија да је светлост талас, што је тада, а и данас, савршено објашњавало неке од природних ефеката светлости (интеференција, рефлексија…). Светлост је, очигледно, двојне природе. Али како је сликати?
Тим из Лозане је искористио један врло необичан и паметан трик – ”сликао” је светлост електронима. Како Фабрицио Карбоне описује експеримент, они су прво кроз нано-жицу пропустили сноп из пулсног ласера, који је побудио наелектрисане честице средине, односно довео им енергију и оне су почеле да вибрирају. У добијеном експерименту, светлост се кроз жицу креће у оба смера. Када се оваква два таласа сударе настаје такозвани стојећи талас. Управо је тај талас био усликани извор светлости.
Карбоне је затим овај извор ставио под електронски микроскоп високе резолуције и брзине, Advanced electron microscope, један од два на планети са оваквом конфигурацијом. Сноп електрона усмерен је на извор светлости како би снимили стојећи талас. Електрони у интеракцији са свелошћу из нано-жице убрзавају или успоравају, што софистицирани микроскоп веома ефикасно може да мери. Као резултат добијена је слика стојећег таласа – доказ да светлост заиста јесте талас.
Овим је међутим, индиректно доказана и честична природа светлости. Електрони у ”судару” са пакетима енергије – квантима светлости, врше размену енергије, односно мењају брзину кретања, објашњава вођа пројекта. Управо постојање ове размене енергије доказује да светлост јесте састваљена од пакета енергије, светлосних честица, односно фотона.
Тим физичара из Лозане је изузетно срећан што су по први пут у историји успели да сниме парадоксалну природу квантне механике. Фабрицио Карбоне се нада да овај напредак представља велики корак ка реализовању квантних рачунара.
