Światło jako fala i cząsteczka

Podczas eksperymentu, który zaprzecza dotychczasowym wyobrażeniom dotyczącym mechaniki kwantowej, światło zachowywało się jednocześnie jak fala i jak cząsteczka - informuje "Science".  

Mechanika kwantowa zajmuje się oddziaływaniami w skali pojedynczych atomów. Zachowania cząsteczek często są sprzeczne z codziennym doświadczeniem i intuicją, a mówienie o fizyce kwantowej naturalnym językiem - prawie niemożliwe. Na przykład zasada nieoznaczoności Heisenberga mówi, że w przypadku niektórych par pomiarów wysoka precyzja jednego z nich zmniejsza dokładność, z jaką można dokonać drugiego.

Dotychczas uważano, że choć światło ma jednocześnie naturę falową (fale świetlne) i cząsteczkową (fotony), fundamentalne prawa mechaniki kwantowej uniemożliwiają obserwowanie obu sposobów zachowania się światła jednocześnie. Jednak podczas niedawnego eksperymentu to właśnie zaobserwowano.

Jeśli przepuszczamy światło przez dwie umieszczone obok siebie szczeliny, powstaje wzór interferencyjny, przypominający nakładanie się na siebie fal w stawie. Jeśli by jednak starać się śledzić poszczególne fotony, aby sprawdzić, który z nich przeszedł przez którą szczelinę, wzór interferencyjny się zaciera.

Aephraim Steinberg z University of Toronto wraz kolegami dokonał "słabych pomiarów" ruchu fotonów. Fotony przechodziły przez cienką warstwę minerału - kalcytu, który nieznacznie zmieniał sposób poruszania fotonu. Uśredniając parametry wielu fotonów i mierząc tylko świetlne wzory, naukowcy byli w stanie wywnioskować, jak poruszały się fotony. Choć nie było możliwe jednoczesne poznanie dokładnej pozycji i parametrów ruchu każdego fotonu, udało się wyznaczyć przeciętne parametry przy znanej pozycji.

PAP - Nauka w Polsce