اولین عکس از ماهیت دوگانه نور!

02:00

در سال ۱۹۰۵ آلبرت اینشتین در اظهار نظری کاملا خلاف باور عموم آن زمان، گفت که نور هم‌زمان به صورت ذره و موج رفتار می‌کند. این دیدگاه یک جایزه نوبل برای اینشتین به ارمغان آورد. تابه‌حال آزمایش‌های متعددی تایید کردند که نور در واقع هم موج است و هم ذره. ولی نه دقیقا! مشکل این‌جاست که در این آزمایش‌ها نور یا صرفا  عملکردی شبیه به ذره یا صرفا شبیه به موج دارد. هیچ کس تابه‌حال نتوانسته راهی پیدا کند که به واسطه‌ی آن بتواند هر دو ویژگی نور را به صورت همزمان مشاهده کند. اکنون دانشمندان در EPFL توانستند آزمایشی را طراحی کنند که در آن از واکنش الکترون‌ها در برابر نور استفاده شده تا بتوانند با استفاده از این ویژگی از عملکرد دوگانه نور عکس‌برداری کنند.

ابتدا محققان یک پالس نور به یک رشته سیم فلزی بسیار کوچک تاباندند. در واقع آن پالس نور را در آن‌جا به عنوان یک موج ثابت به دام انداختند، موجی که موقعیت آن با گذر زمان تغییر نمی‌کند. ولی به‌خاطر داشته باشید که به ‌دلیل دوگانگی ماهیت موجی و ذره‌ای نور، یک موج ثابت نور در واقع از ذره‌ها ساخته شده است. به این ذره‌ها «فوتون» گفته می‌شود، ولی در این‌جا یک سوال پیش می‌آید؛ ما برای گرفتن عکس به نور احتیاج داریم؛ پس با این وجود ما چه‌طور می‌توانیم از خود نور عکس بگیریم؟

محققان روش هوشمندانه‌ای برای این کار ابداع کردند. آن‌ها رشته‌ای از الکترون‌ها را به سمت رسته سیمی که نور را در آن به دام انداخته بودند شلیک کردند. آن‌قدر نزدیک که الکترون‌ها و نور مجبور به فعل و انفعال شدند. به‌خاطر این‌که نور از فوتون تشکیل شده، الکترو‌ن‌ها با آن‌ها برخورد می‌کردند و در نتیجه حرکتشان یا کندتر و یا تند‌تر می‌شد. این تغییر در سرعت می‌تواند می‌تواند به‌عنوان تبدیل بسته‌های انرژی یا «Quanta» بین ذرات اندازه‌ گیری شود. آن‌گاه با استفاده از یک میکروسکوپ مخصوص که قادر به دیدن الکترون‌هاست، محققان می‌توانستند جاهایی که تبادل انرژی در طول سیم رخ می‌داد را ببینند. دیگر فقط عکس گرفتن باقی مانده بود.