Тамни фотони нуде ново објашњење за експеримент са двоструким прорезом
РУССЕЛЛ КИГХТЛЕИ/БИБЛИОТЕКА ФОТОГРАФИЈА НАУКЕ
Основни принцип квантне теорије био је угрожен ове године када је тим истраживача изнео радикално ново тумачење експеримента о природи светлости.
У центру новог рада био је експеримент са двоструким прорезом, који је први 1801. године спровео физичар Томас Јанг, који је помоћу њега потврдио да светлост делује као талас. Класично, нешто што је честица никада не може бити и талас, и обрнуто, али у квантном подручју, то двоје се међусобно не искључују. У ствари, сви квантни објекти показују такозвани дуалитет талас-честица.
Деценијама се чинило да је светлост најбољи пример за то: експерименти су показали да се понекад понаша као честица која се зове фотон, а понекад као талас који производи ефекте попут оних које је Јанг видео. Али раније ове године, Целсо Виллас-Боас са Федералног универзитета у Сао Карлосу у Бразилу и његове колеге предложили су тумачење експеримента са двоструким прорезом који укључује само фотоне, ефикасно елиминишући потребу за таласастим делом дуалности светлости.
После Нев Сциентист У извештају о студији, тим који стоји иза ње контактирале су многе колеге које су биле заинтересоване за рад, који је од тада веома широко цитиран, каже Виллас-Боас. Један ИоуТубе видео о томе је прегледан више од 700.000 пута. „Био сам позван да о томе говорим у Јапану, Шпанији, овде у Бразилу, на многим местима“, каже он.
У класичном експерименту са двоструким прорезом, непрозирна баријера са два уска, суседна прореза поставља се између екрана и извора светлости. Светлост пролази кроз прорезе и пада на екран, што последично показује образац светлих и тамних вертикалних пруга, познат као класична интерференција. Ово се обично објашњава као резултат светлосних таласа који се просипају кроз два прореза и ударају један у други на екрану.
Истраживачи су одбацили ову слику и окренули се такозваним тамним стањима фотона, посебним квантним стањима која не осветљавају екран јер нису у стању да ступе у интеракцију са било којом другом честицом. Са овим стањима која објашњавају тамне пруге, сада није било потребе за призивањем светлосних таласа.
Ово је значајно одступање од најчешћег погледа на светлост у квантној физици. „Многи професори су ми говорили: ‘Дотичеш се једне од најосновнијих ствари у мом животу, ја сам од почетка предавао ометање у књизи, а сада говориш да је све што сам предавао погрешно’“, каже Виљаш-Боаш. Каже да су неке његове колеге прихватиле нови став. Други су остали ако не потпуно скептични, онда опрезно заинтригирани, као Нев СциентистИзвјештавање се показало када је студија први пут постала јавна.
И Виљаш-Боаш је од тада био заузет, испитујући неколико нових импликација тамних стања фотона. На пример, његова и математичка анализа његових колега открила је да топлотно зрачење, као што је светлост која долази од сунца или звезда, може имати тамна стања која носе значајан део њене енергије, али пошто не ступају у интеракцију са другим објектима, та енергија је, на неки начин, скривена. Ово би се могло тестирати у експериментима који постављају атоме у шупљине где се њихова интеракција са светлом може прецизно пратити, каже Виллас-Боас.
Он каже да реинтерпретација интерференције његовог тима такође омогућава разумевање наизглед немогућих појава, као што су таласи који ометају чак и када се директно не преклапају или интерференција између механичких и електромагнетних таласа. У сваком случају, остављање таласног модела у корист светлих и тамних фотонских стања отвара нове могућности. Виллас-Боас може чак да замисли да користи неке од ових открића за изградњу нових типова прекидача или уређаја који су провидни само за одређене врсте светлости.
По његовом мишљењу, сав овај рад се односи на фундаменталну истину о квантној физици: немогуће је расправљати о квантним објектима без описа њихове интеракције са детекторима и другим мерним уређајима, укључујући и таму. „Ово није ново, по мом мишљењу. То је оно што нам квантна механика већ каже“, каже Виллас-Боас.
Теме:
