Удалось впервые получить фотографии фотонов, ведущих себя одновременно как частица и как волна

Международный коллектив физиков впервые смог получить фотографии фотонов, ведущих себя одновременно как частица и как волна, и опубликовать их фотографии и результаты наблюдений за ними в статье в журнале Nature Communications.

Сегодня практически все физики, за исключением небольшой группы маргиналов, полагают, что свет одновременно ведет себя и как частицы, и как электромагнитные волны. На базе этого феномена, который в прошлом не совсем корректно называли «корпускулярно-волновым дуализмом», построены многие современные технологии, такие как матрицы фотокамер и различные светодатчики.

Ученые достаточно давно пытались подтвердить двойную природу фотонов, частиц света, однако все такие эксперименты заканчивались безрезультатно — свет позволял нам смотреть на себя только с одной стороны, проявляя себя только в качестве частицы или волны.

Швейцарские физики из Федеральной политехнической школы Лозанны под руководством Фабрицио Карбоне (Fabrizio Carbone) смогла заставить свет вести себя одновременно и как частица, и как волна, и проследить за ним, используя так называемые поляритоны.

Поляритоны представляют собой одну из относительно недавно созданных виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя как волна и как частица. Он состоит из трех компонентов — оптического резонатора (набора из двух зеркал-отражателей), заточенной между ними световой волны и квантового колодца – атома и вращающегося вокруг него электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.

Карбоне и его коллеги создали такой поляритон, за «переключениями» которого они могли следить при помощи просвечивающего электронного микроскопа, не нарушая состояния самой частицы. Им удалось достичь этого благодаря плазмонным резонаторам — другой относительно новой технологии, позволяющей преобразовать коллективные колебания электронов в металлах в свет, тепло и другие формы энергии, или же поглощать их.

Роль такого резонатора играла небольшая серебряная нанонить, которую ученые периодически облучали короткими лазерными импульсами.

После каждой такой вспышки в нити появлялись поляритоны, за которыми ученые следили, бомбардируя их пучками электронов из «дула» микроскопа. В зависимости от состояния поляритонов, электроны или ускорялись или же замедлялись, что позволило группе Карбоне впервые посмотреть на то, как ведет себя свет одновременно как частица и как волна.

«Этот эксперимент впервые продемонстрировал то, что мы в принципе можем напрямую наблюдать и снимать то, как работает квантовая механика, при всей ее противоречивости и парадоксальности. Способность контролировать и наблюдать за квантовыми процессами на нанометровых масштабах открывает новую дорогу для создания квантовых компьютеров», — заключает Карбоне.

источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/fiziki-poluchili-pervye-v-mire-snimki-chastitso-volny-sveta