นี่คือภาพแสงแรกของโลกที่เป็นทั้งอนุภาคและคลื่น

นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถจับภาพธรรมชาติสองประการของแสง ได้แก่ อนุภาคและคลื่นได้ในภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนตัวเดียว

จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถจับภาพแสงได้เฉพาะในรูปแบบอนุภาคหรือคลื่นเท่านั้น และไม่เคยถ่ายภาพทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน แต่ทีมงานจาก École Polytechnique Fédérale de Lausanne ในสวิตเซอร์แลนด์สามารถเอาชนะอุปสรรคที่ขวางกั้นการทดลองครั้งก่อนได้ โดยใช้อิเล็กตรอนเพื่อสร้างภาพแสงในสภาวะที่แปลกประหลาดนี้

กุญแจสู่ความสำเร็จคือการออกแบบการทดลองที่ไม่ธรรมดา ขั้นแรกพวกเขาจะยิงแสงเลเซอร์เป็นจังหวะไปที่เส้นลวดนาโนเส้นเดียวที่แขวนอยู่บนชิ้นส่วนของกราฟีนฟิล์ม. สิ่งนี้ทำให้เส้นลวดนาโนสั่นสะเทือน และอนุภาคแสงหรือโฟตอนถูกส่งไปในสองทิศทางที่เป็นไปได้ เมื่ออนุภาคแสงที่กำลังเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามมาบรรจบกันและทับซ้อนกันบนเส้นลวด พวกมันจะก่อตัวเป็นคลื่น สถานะนี้รู้จักกันในชื่อ "คลื่นนิ่ง" ซึ่งจะสร้างแสงที่แผ่กระจายไปรอบๆ เส้นลวดนาโน

จนถึงตอนนี้ก็ยังดีอยู่ แต่นั่นจะไม่ทำให้คุณเห็นภาพของสถานะแสงทั้งสองได้ นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าการป้อนกระแสอิเล็กตรอนเข้าไปในบริเวณใกล้กับเส้นลวดนาโน พวกเขาสามารถบังคับให้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับแสงที่ถูกจำกัดอยู่บนเส้นลวดนาโนได้

ปฏิสัมพันธ์นี้ทำให้อิเล็กตรอนเร่งความเร็วขึ้นหรือช้าลง และทีมงานใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่เร็วมากเพื่อจับภาพช่วงเวลานี้ เพื่อให้พวกเขาเห็นภาพคลื่นนิ่ง "ซึ่งทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือของธรรมชาติของคลื่นของแสง" ข่าวประชาสัมพันธ์อธิบายเผยแพร่ผลงานได้ที่การสื่อสารธรรมชาติทีมงานอภิปรายว่าการชนกันระหว่างโฟตอนกับอิเล็กตรอนและการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่ตามมาซึ่งอิเล็กตรอนประสบนั้นปรากฏเป็นการแลกเปลี่ยนพลังงานซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้อย่างไร

ดังนั้นส่วนบนของภาพจึงเป็นคลื่นนิ่ง ในขณะที่ส่วนล่างจะแสดงตำแหน่งของโฟตอน

"การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่า เป็นครั้งแรกที่เราสามารถถ่ายภาพกลศาสตร์ควอนตัมและธรรมชาติที่ขัดแย้งกันของมันได้โดยตรง" หนึ่งในทีมนักฟิสิกส์ Fabrizio Carboneกล่าวในการแถลงข่าว- "ความสามารถในการถ่ายภาพและควบคุมปรากฏการณ์ควอนตัมในระดับนาโนเมตรเช่นนี้จะเป็นการเปิดเส้นทางใหม่การคำนวณควอนตัม-

ซึ่งทางทีมสวิตเซอร์แลนด์ได้รวบรวมวิดีโอเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่น่ารักอธิบายการทดลองของพวกเขา ลองจินตนาการว่าทุกครั้งที่แสงปรากฏขึ้นในรูปของอนุภาค มันจะทำให้เกิดเสียงเล็กๆ แปลกๆ เหล่านั้นจริงๆ ช่างเป็นฝันร้ายอย่างยิ่ง