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科学家获得首幅光波粒二象性照片

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:3

    科学家获得首幅光波粒二象性照片

    瑞士联邦理工学院的科学家首次拍摄的同时以波和粒子形式存在的光线照片,证明了爱因斯坦的理论,即光线这种电磁辐射同时表现出波和粒子的特性。照片中,底部的切片状景象展示了光线的粒子特性,顶部的景象展示了光线的波特性。

    科学家获得首幅光波粒二象性照片

    地球大气层的高空气体原子在与太阳风携带的高能带电粒子进行碰撞时形成绚烂的极光。地球大气层的高空气体原子在与太阳风携带的高能带电粒子进行碰撞时形成绚烂的极光。

    科学家获得首幅光波粒二象性照片

    当穿过一个棱镜时,阳光发生折射,分割成不同的色彩,不同颜色对应不同光线的波长。当穿过一个棱镜时,阳光发生折射,分割成不同的色彩,不同颜色对应不同光线的波长。

    1905年,爱因斯坦率先描述光线的这种双重状态,试图依此解释光线表现出的一些明显矛盾的行为。但一直以来,科学家从未观察到光线同时以这两种状态存在。在尝试对这两种状态进行观察时,科学家只能看到一种状态,要么是光子粒子,要么是电磁波。现在,瑞士联邦理工学院的科学家首次拍摄到同时以波和粒子形式存在的光线照片,证明了爱因斯坦的理论,即光线这种电磁辐射同时表现出波和粒子的特性。

    瑞士联邦理工学院采用的拍摄技术有助于开辟新的超快计算机领域,即利用物质的量子态。联邦理工学院的法布里泽-卡尔伯纳博士表示:“这项实验第一次证明我们能够直接对量子力学的怪异特征进行成像。能够成像以及在纳米尺度控制量子现象将开辟一条通往量子计算的新道路。”

    光线的波型特性能够简单而清楚地观察到。当穿过一个棱镜时,阳光发生折射,分割成不同的色彩,不同颜色对应不同光线的波长。此外,光线也会表现出类似粒子的行为,例如铀等物质辐射时产生光子,极地高空气体在受到太阳风轰炸时形成极光。在发表于《自然-通讯》杂志的一篇论文中,研究小组阐述了他们的实验以及如何利用电子对光线进行成像。

    实验中,他们朝着悬挂在石墨烯上方的微型金属线发射激光脉冲。在激光的作用下,金属线发生振动。随后,光线从两个方向穿过金属线。当以相对的方向移动时,光线在会合时形成新的光线“驻波”。随后,他们向纳米金属线发射电子流,超快显微镜因电子流的加速或者放缓对光线进行成像。卡尔伯纳表示最后拍摄的照片证明光线不仅表现出波的特性,同时也表现出粒子的特性。当电子近距离穿过驻波时,它们撞击驻波中的光子,再度影响最后捕捉到的画面。

    原文链接:https://tech.sina.com.cn/d/i/2015-03-10/doc-icczmvun6616914.shtml?qq-pf-to=pcqq.c2c

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