Свет может вести себя и как волна, и как частица. Однако до сих пор не удавалось наблюдать оба проявления одновременно. Квантовая механика предполагает, что свет должен обладать обоими свойствами одновременно, но до сих пор это явление не наблюдалось.
Группа ученых наконец-то сфотографировала квантовый дуализм света «частица-волна» и опубликовала свою работу в журнале Nature communications. Это исследование поможет лучше понять природу света и может помочь в дальнейшем развитии многих технологий.
Сначала ученые создали стоячую волну света, облучив металлический стержень ультрафиолетовым светом, а затем бомбардировали волну пучком электронов, пытаясь воздействовать на отдельные фотоны. Когда они взаимодействовали, фотон либо замедлялся, либо ускорялся в зависимости от обстоятельств события. Это взаимодействие можно было наблюдать под очень мощным микроскопом.
Поскольку волна — это последовательность разделенных частиц, ученые могли одновременно видеть и стоячую волну, и разделенные в ней движущиеся фотоны. Так было сделано первое в мире наблюдение двойственной природы света. Которое вы можете увидеть на фотографии выше.
Принципы фотоэлектричества, позволившие ученым провести этот эксперимент, были впервые предложены Альбертом Эйзенштейном в начале XX века, когда свет считался волной. Тогда Эйнштейн предположил, что световые волны состоят из потока отдельных частиц, но в то время эта теория не пользовалась популярностью.