Квантовата природа на светлината за първи път е демонстрирана на „времева скала“

„Нашият експеримент значително разшири нашето разбиране за природата на светлината. В допълнение това беше първата стъпка към създаването на материали, които ще ни позволят да управляваме поведението на фотоните както в пространството, така и във времето“, казва професорът от ICL Рикардо Сапиенца.

Съществува ли реалността, когато не я наблюдаваме?

Както припомня ученият, „пространствената“ версия на този експеримент е извършена от британския физик Томас Йънг в началото на 19. век. Той открил, че ако светлинен лъч бъде пропуснат през екран с два успоредни процепа, отдалечени един от друг на разстояние, приблизително равно на дължината на вълната на светлината, то тогава на екрана се появяват много ярки ивици светлина, които са разделени една от друга с тъмни линии.

Подобно „разделяне“ на светлинен лъч е станало първото практическо свидетелство, че фотоните, частиците светлина, се държат едновременно и като вълна, и като точкови обекти. В допълнение през следващия век експериментът на Йънг е станал една от най-нагледните демонстрации на квантовата природа на фотоните и липсата на определена позиция и ясна траектория на движение при тях.

Квантовата природа на светлината

Проф. Сапиенца и неговите колеги създали уникален оптичен материал, който за първи път позволил на физиците да проведат експеримента на Йънг не в пространството, а във времето. Това станало възможно, тъй като учените открили подход, който позволява рязко да се промени отразяващата способност на прозрачен филм с рекордно висока скорост, само за няколко фемтосекунди (квадрилионни от секундата).

Както установили изследователите, за тази цел е достатъчно да се нанесе върху златна подложка ултратънък филм от индиев оксид и олово и след това да се освети с помощта на ултракъси импулси от терахерцов лазер, насочени под ъгъл от 60 градуса спрямо повърхността на филма. В резултат на това филмът се превърта два пъти за много кратко време, около 1-2 пикосекунди (трилионни от секундата), в огледало за терахерцово излъчване.

Открит е нов начин за измерване на времето

Физиците се възползвали от това за провеждане на първите наблюдения как потокът от светлинни частици реагира на появата на такива времеви „препятствия“. Проведените от тях експерименти показали, че и в този случай светлинният лъч се разделя на много ивици, които в дадения случай се появяват не в пространството, а в „цвета“ на излъчването, структурата на спектъра на терахерцовия лъч, който проф. Сапиенца и колегите му пропускали през филма след неговото осветяване с лазера.

По същия начин, според учените, е възможно да се контролира поведението на светлинните частици в различни оптични компоненти и изчислителни системи. В далечна перспектива, както се надяват физиците, това ще позволи създаването на високоскоростни оптични диоди, транзистори и други компоненти, необходими за създаването на светлинни компютри на бъдещето.

ОЩЕ: Експеримент, който прави атомите невидими, ще тества най-известната теория на Хокинг