Из курса физики мы знаем (или некоторые из нас знают), что свет имеет дуальную природу – иногда он ведет себя как волна, иногда – как поток частиц (фотонов). Эксперименты, проводимые десятилетиями, подтверждали и тот, и другой аспект, однако до сих пор никому не удавалось зафиксировать свет в обеих ипостасях одновременно.
И вот швейцарские ученые впервые получили фотографию, на которой запечатлен свет, проявляющий себя одновременно и как поток частиц, и как волна. «Срез» в верхней части снимка показывает волновую природу света, а на нижнем «срезе» видны частицы.
Исследование проводились в Лозанне, в Швейцарском федеральном техническом институте (École polytechnique fédérale de Lausanne, EPFL), а результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
Если вам кажется, что картинка не похожа на традиционную фотографию, то вы не ошибаетесь. Действительно, при обычном фотографировании для получения изображения используются фотоны, здесь же ученым нужно было сфотографировать сами фотоны, а не получить изображение с помощью фотонов.
Свет используется для получения снимков предметов, а как сделать снимок самого света?
Ученые сначала направили свет в тонкую металлическую трубку (диаметром менее микрометра, точнее, 0,0008 мм) таким образом, чтобы образовалась стоячая волна (то есть волна, положение фаз которой не меняется с течением времени). Далее на эту конструкцию направили пучок электронов, которые, взаимодействуя со «стоячим» светом, либо замедлялись, либо ускорялись. Далее ученые использовали электронный микроскоп, и с помощью высокочувствительной камеры преобразовали информацию об изменении скорости электронов в ту самую картинку, что приведена выше.
Видеоролик рассказывает обо всем этом чуть подробнее. Советуем посмотреть, даже если вы не понимаете английского – хотя бы просто как пример удачного изложения сложных материй популярным языком:
«В результате эксперимента мы впервые увидели одну из базовых концепций квантовой механики, парадоксальную дуальную природу света – непосредственным образом», сказал руководитель группы Фабрицио Карбон (Fabrizio Carbone).
