Ученые впервые сфотографировали свет как частицу и волну одновременно

Группа ученых во главе с Фабрицио Карбоне выстрелила лазерным импульсом в сторону нанопровода, диаметр которого составляет 0,00008 мм, сообщает Lenta.ru. Лазер заставляет вибрировать заряженные частицы в нанопроводе, после чего свет начинает перемещаться в противоположных направлениях. При столкновении этих двух волн образуется стоячая волна, которая и стала источником света для эксперимента физиков.

Затем ученые выстрелили потоком электронов в эту волну, в результате чего частицы стали менять свою скорость. Физики с помощью сверхбыстрого микроскопа получили изображение стоячей волны, которое показывает волновую природу света. Электроны также сталкивались с фотонами, что придавало им ускорение или замедление. Обмен энергией между этими группами частиц указывает, что свет ведет себя как поток частиц.

«Эксперимент показывает, что мы - впервые - научились напрямую снимать квантовую механику, со всеми ее парадоксальными свойствами», - считает Фабрицио Карбоне. По его словам, данное открытие важно для квантовых компьютеров.

Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, даже одиночные фотоны, проходящие через двоную щель, создают на экране интерференционную картину. При этом фотон не может быть разделен на несколько пучков оптическими делителями лучей. Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте и в эффекте Комптона. Фотон ведет себя как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).