لأول مرة ، التقط العلماء كلاً من الطبيعة الجسيمية والموجية للضوء في صورة مجهر إلكتروني واحد.
.jpg)
حتى وقت قريب ، كان العلماء قادرين على التقاط صورة للضوء إما كجسيم أو كموجة ، لكن لم يكن بمقدورهم أبدًا التقاط صورة للضوء. ومع ذلك ، تغلب فريق من كلية الفنون التطبيقية في سويسرا في لوزان على الصعوبات التي تمت مواجهتها في الاختبارات السابقة من خلال تصوير الضوء بهذا الشكل الغريب جدًا باستخدام الإلكترونات.
مفتاح نجاحهم هو التصميم الفريد لتجربتهم. يبدأون بإطلاق مصدر ليزر على قطعة رقيقة من الأسلاك النانوية معلقة على قطعة من فيلم الجرافين. ونتيجة لذلك ، تهتز الأسلاك النانوية ، ويتم نقل جزيئات الضوء أو الفوتونات معها بإحدى طريقتين. عندما تضرب جزيئات الضوء المتعارضة وتتداخل على السلك ، فإنها تولد موجة. يشار إلى هذه الحالة باسم "الموجة الواقفة" ، وهي تبعث الضوء الذي يشع إلى الخارج من الأسلاك النانوية.
حتى الآن ، ومع ذلك ، لن يوفر هذا صورة جيدة لشرطي الإضاءة. اكتشف العلماء أنه من خلال حقن تيار من الإلكترونات في محيط الأسلاك النانوية ، يمكنهم إنشاء تفاعل بين الإلكترونات والضوء المحصور على الأسلاك النانوية.
وفقًا للبيان الصحفي ، أدى هذا التلامس إلى تسريع الإلكترونات أو إبطائها ، واستخدم الباحثون مجهرًا إلكترونيًا فائق السرعة لتسجيل هذه اللحظة الدقيقة من أجل عرض الموجة الواقفة ، "التي تعمل كبصمة لطبيعة موجة الضوء". يصف الفريق نتائجه في Nature Communications ، واصفًا كيف يظهر تصادم البروتونات والإلكترونات ، جنبًا إلى جنب مع تغير السرعة الناتج عن الإلكترونات ، على أنه تبادل للطاقة مرئي عبر المجهر.
نتيجة لذلك ، تظهر الموجة الواقفة في الأعلى ، بينما تظهر الفوتونات في الأسفل.
قال أحد أعضاء الفريق ، الفيزيائي فابريزيو كاربوني ، في بيان صحفي: "تُظهر هذه التجربة أنه لأول مرة على الإطلاق ، يمكننا تصوير ميكانيكا الكم - وطبيعتها المتناقضة - مباشرة". "القدرة على تصوير الظواهر الكمومية والتحكم فيها بمقياس نانومتر مثل هذا يفتح طريقًا جديدًا نحو الحوسبة الكمومية."
ابتكر الفريق السويسري فيلمًا قصيرًا محببًا لتوضيح أعمالهم. ضع في اعتبارك ما سيحدث إذا ظهر الضوء في كل مرة في شكل جسيمات ، فإنه ينتج تلك الأصوات الدقيقة الغريبة. يا له من كابوس كامل.
المصدر