اول صورة للضوء على هيئة جسيمات و موجات معًا

منذ عهد اينشتاين والعلماء يحاولون رؤية الضوء على هيئة جسيمات و موجات في نفس الوقت و لم ينجحوا بذلك الا مؤخرًا حين تمكن علماء في مؤسسة الفنون التطبيقية الاتحادية في لوزان سويسرا EPFL بأخذ اللقطة الأولى لهذا السلوك الضوئي المزدوج.
يخبرنا علم الميكانيك الكمي بأن الضوء يمكنه ان يكون كجسيمات و موجات في نفس الوقت، لكن لم يكن هناك اي تجربة قادرة على تبيان ذلك عمليًا و تسجيله. اقرب ما توصلنا اليه كان التقاط الضوء بإحدى الهيئتين دون الأخرى.
اليوم، اصبح العلماء قادرين على اخذ أول لقطة للضوء على هيئة موجات و جسيمات معًا.
عندما تسلط الأشعة ما فوق البنفسجية على سطح معدني، ستسبب انبعاثًا للالكترونات و قد برهن اينشتاين هذا التأثير الكهروضوئي من خلال فرضية أن الضوء-معتقدًا انه موجات فقط- هو ايضًا تيار من الجسيمات.
اجرى فريق البحث بقيادة Fabrizio Carbone تجربة مع لمسة ذكية باستخدامهم الالكترونات لتصوير الضوء فنجحوا برصده يتصرف كموجات و كتيار من الجزيئات في وقت واحد.
هكذا تمت التجربة: يطلق شعاع ليزر في اسلاك معدنية نانو Nano wires فيضيف هذا الشعاع طاقة الى الجسيمات المشحونة في الاسلاك مما يجعلها تهتز، فتنقل الضوء على طول السلك بالاتجاهين كما السيارات على الطريق السريع. و عندما تنتقل الموجات في اتجاهين متعاكسين، يلتقي بعضها ببعض لتشكل موجة ضوئية مستقرة تكوّن مصدرًا ضوئيًا يمكن دراسته و يشع في جميع انحاء الاسلاك.
بعدها طبق علماء المركز خدعتهم، فأطلقوا سيلًا من الالكترونات على مقربة من الاسلاك و استخدموها لتصوير الموجة الدائمة التابعة للضوء، كما ان تفاعل الالكترونات مع الضوء المحصور في الاسلاك يمكنه ان يغير بسرعة انتقال الضوء فيسرعه او يبطئه.
ثم استخدم فريق Carbone ميكروسكوب فائق السرعة لمراقبة و تصوير الطبقة التي حدث فيها التغيير.
وفي حين ان هذه الظاهرة تبين ان الضوء ينتقل مثل موجات، الا انها اوضحت في نفس الوقت الجسيمات بجانبها.
كما ذكر سابقًا، فإن مرور الالكترونات على مقربة من موجات الضوء المستقرة، يؤدي الى اصطدامها بجسيمات الضوء فيظهر تغير السرعة على شكل تبادلٍ لحرم الطاقة بين الالكترونات والفوتونات وهو ما يبرهن ان الضوء يمكن ان يتصرف كجزيئة.
“ان هذه التجربة اوضحت انه بإمكاننا تصوير الميكانية الكمية Quantum mechanics و طبيعتها المثيرة للجدل” يختم Carbone فيعود و يضيف “ان هذا الأكتشاف سيفتح لنا المجال لتطوير التكنولوجيا في المستقبل و خاصة في مجال الـ(Nano Computing)”