Internațional

Premieră mondială: O fotografie prezintă lumina atât ca undă, cât şi ca particulă

O fotografie care prezintă lumina atât ca undă, cât şi ca particulă, a fost realizată pentru prima dată în istorie de cercetătorii de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) din Elveţia. Savanţii vorbesc de multe decenii despre unul dintre cele mai frustrante paradoxuri ale ştiinţei moderne - faptul că lumina există atât ca undă, cât şi ca particulă, în acelaşi timp, dar nu poate fi văzută niciodată simultan în ambele stări.

Albert Einstein a fost primul cercetător din lume care a descris această stare duală a luminii în anul 1905, încercând să explice unele dintre comportamentele aparent contradictorii ale acesteia. Totuşi, atunci când oamenii de ştiinţă au încercat de-a lungul secolului trecut să observe cele două stări, ei au surprins lumina comportându-se fie ca particula foton, fie ca o undă electromagnetică.
Recent, cercetătorii de la EPFL din Elveţia au reuşit să realizeze primele fotografii din lume care au surprins o rază de lumină comportându-se simultan atât ca undă, cât şi ca particulă. Realizarea lor demonstrează că Albert Einstein a avut dreptate atunci când a formulat teoria potrivit căreia radiaţia electromagnetică ar putea să se comporte simultan atât ca undă, cât şi ca particulă.
Tehnica utilizată pentru realizarea acestei imagini ar putea fi folosită şi în alte domenii de activitate, precum dezvoltarea unor computere extrem de rapide, care vor fi capabile să exploreze şi să analizeze stările cuantice ale materialelor.
Comportamentul de undă al luminii poate fi văzut în mod clar atunci când lumina este refractată printr-o prismă şi se descompune în diverse culori, în funcţie de lungimile lor de undă.
Lumina poate fi văzută comportându-se şi ca o particulă - precum fotonii propulsaţi ca o radiaţie, emişi de materiale precum uraniul, sau atunci când gazele din atmosfera înaltă terestră sunt lovite de vânturile solare şi produc aurore boreale deasupra polilor.

Cum a decurs experimentul

În studiul lor, publicat în revista Nature Communications, cercetătorii elveţieni au realizat un experiment inedit, în cadrul căruia au folosit electroni cu scopul de a realiza o imagine a luminii. Folosind un microscop electronic de ultimă generaţie - unul dintre singurele două care există în prezent în lume -, autorii acestui experiment au reuşit să realizeze prima fotografie cuantică a luminii. Experimentul a constat în proiectarea unui fascicul laser asupra unui nano-fir metalic microscopic. Astfel, lumina parcurgea acel fir, ca undă, de la un capăt până la celălalt. Atunci când undele le întâlneau pe cele care se deplasau în sens opus, ele formau o "undă staţionară" care emitea ea însăşi lumină, dar sub formă de particule. Apoi, proiectând un flux de electroni în proximitatea nano-firului, cercetătorii elveţieni au reuşit să capteze o imagine care prezintă simultan natura dublă a luminii - undă şi particulă.

---