Her ser vi et snapshot av lys som oppfører seg som både bølger og partikler. Det er første gang forskere har klart å fange lysets paradoksale natur på et fotografi.  (Foto: École Polytechnique Fédérale de Lausanne)
Her ser vi et snapshot av lys som oppfører seg som både bølger og partikler. Det er første gang forskere har klart å fange lysets paradoksale natur på et fotografi. (Foto: École Polytechnique Fédérale de Lausanne)

Lys fotografert som både bølger og partikler for første gang

Einstein forutsa at lys kan oppføre seg både som bølger og partikler samtidig. Det tok over 100 år å ta bilde av at det faktisk er slik. Se filmen som forklarer hvordan.

Publisert

Det var i 1909 Albert Einstein forutsa dette fenomenet, som kalles lysets dualitet.  Mange forsøk har bekreftet det. Men disse eksperimentene har bare vist den ene siden av gangen – enten så man mest bølger, eller mest partikler. 

Forskere fra École Polytechnique Fédérale de Lausanne i Sveits fikk imidlertid en god idé: De ville bruke elektroner til å fotografere lyset. Studien er nettopp publisert i tidsskriftet Nature Communications

– Det ser veldig spennende ut, sier professor Peter Lodahl fra Niels Bohr Institutet: – Det viser hvor langt eksperimentell kvantefysikk har kommet de siste ti årene. 

Det nye bildet av lyset er et viktig skritt mot enda mer utrolig teknologi. 

Nye teknologiske landevinninger 

– Mulighetene for å se den kvantemekaniske verden gir også muligheter for å manipulere den, forklarer Peter Lodahl. – De bruker teknologi man trenger for å bygge en kvantedatamaskinen. 

– Dette eksperimentet viser at vi kan filme kvantemekanikken – og dens paradoksale natur – direkte. – Å kontrollere kvantefenomener åpner en vei mot kvantedatamaskiner, forteller forskergruppens leder, Fabrizio Carbone, i en pressemelding

Hvordan tar man et bilde av lys? 

Lys er nødvendig for å kunne ta et fotografi, men hvordan tar man egentlig et bilde av selve lyset? Det er ikke noen lett oppgave, men forskerne fra Sveits klarte det ved hjelp av elektroner. 

Først skjøt forskerne lys mot en ørliten nanotråd, hvor lyset ble «fanget» som en stående bølge. Bølgen består av lyspartikler som kalles fotoner. 

De kan interagere med elektroner. Derfor skjøt forskergruppen en stråle av elektroner like forbi nanotråden. Fotonene ble «truffet» av elektronene, noe som gir dem mer eller mindre fart. Denne endringen kan måles som en utveksling av energi. 

Ved så å bruke et veldig spesialisert mikroskop kunne forskerne se hvor det ble utvekslet energi langs nanotråden. Og da var det faktisk bare å ta et bilde av det. 

Videoen nedenfor illustrerer lysets dualitet og hvordan forskerne kom frem til bildet. 

Video: École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) 

Referanse:

L Piazza mfl.: Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field, Nature Communications, mars 2015, doi:10.1038/ncomms7407

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.