Işığın ayni anda hem bir parçacık hem de bir dalga olarak davrandığı biliniyor. Einstein’den devrinden bu yana bilim insanları ışığın bu özelliğini doğrudan gözlemlemek için uğraşt.ı İşte şimde İsviçre’de bulunan Ecole Polytechnique de Lausanne’dan (EPFL) araştımacıları bu iki davranışın ilk görüntüsünü elde etmeyi başardı.
Kuantum mekaniğine göre ışık bir parçacık ve dalga olarak her iki davranışı sergileyebilir. Ancak ışığın doğasının bu iki yönünü aynı anda yakalayabilen bir deney geçtiğimiz günlere kadar gerçekleştirilememişti. Işık tek bir seferde ya sadece dalga ya da sadece parçacık olarak gözlemlenebiliyordu. Ancak EPFL araştırmacıları, sonuçları geçtiğimiz Mart ayında Nature Communications'ta yayımlanan araştırmada tamamen farklı bir deneysel yaklaşım benimseyerek ışığın ikili doğasını ilk kez görüntülemeyi başardı.
Üstteki bu resim adı geçen bilim adamlarının lazer atımıyla yaptıkları bir tespiti
UV ışık metal bir yüzeye çarptığı zaman yüzeyden elektron yayılmasına neden olur. Albert Einstein bu "fotoelektrik etki'yi. o zamanlar sadece bir dalga olduğu düşünülen ışığın aynı zamanda parçacıkların akışından da oluştuğunu ileri sürerek açıklamıştı. Her ne kadar ışığın parçacık ve dalga davranışları ayrı ayrı başarıyla gözlemlenmiş olsa da iki özelliğin aynı anda görüntülenmesi mümkün olmamıştı. EPF’de Fabrizio Carbone'un liderliğindeki bir araştırmada bu soruna yönelik akıllıca bir çözüm üretilerek ıŞığı
görüntülemek için elektronların kullanıldığı bir deney yapıldı.
Deney düzeneği şu şekilde işliyor: Minik bir metalik nano kabloya bir lazer atımı yapılıyor. Lazer, nano kablodaki yüklü parçacıklarla enerji katarak onların titreşmesine neden oluyor. Işık bu minik kablo boyunca, tıpkı bir otoyoldaki arabalar gibi iki olası yönde ilerliyor. Zıt yönde ilerleyen dalgalar birbiriyle karşılaşınca aynı yerde sabit kalıyormuş izlenimi veren yeni bir dalga oluşturuyorlar. Bu sabit duran dalga, deneyde nano-kablodan yayılan ışık kaynağı olarak kullanılıyor.
İşte deneyin can alıcı püf noktası burada devreye giriyor: Bilim insanları nano kabloya yakın mesafeden bir elektron akımı göndererek bu elektronları sabit duran dalgayı görüntülemek için kullanıyor. Elektronlar nano kabloda hapsolan ışıkla etkileşime girince ya hızlanıyor ya da yavaşlıyor. Carbone ve ekibi ultra-hızlı mikroskop yardımıyla bu hız değişiminin olduğu yerdeki pozitronu görüntüleyince ışığın dalgamsı doğası için bir parmak izi rolü üstlenen sabit duran dalgayı görmeyi başardı.
Bu resim ise sadece bir simülasyonla elde edilen ama gerçekte elde edilmeyen bir resimdir.
Bu olay ışığın dalgamsı doğasını gösterirken aynı zamanda parçacık yönünü de sergiledi. Elekrronlar sabit duran dalganın yakınından geçerken ışığın parçacıklarına, yani fotonlara "çarptı". Yukarıda da bahsedildiği gibi bu, fotonların hızlarını ya artırdı ya da azalttı. Hızdaki bu değişim kendini elektronlar ve fotonlar arasındaki enerji paketleri (quanta) olarak gösteriyor. Bu enerji
paketlerinin ortaya çıkması, nanokablodaki ışığın bir parçacık olarak davrandığını gösteriyor.
Fabrizio Carbone, bu deneyle bilim tarihinde ilk defa kuantum mekaniğinin ve onun paradoksal doğasının görüntülendiğini belirtiyor. Dahası bu öncü çalışmanın uzun vadede temel bilimin de ötesinde geleceğin teknolojilerine yönelik uygulamaların önünü açabileceği düşünülüyor. Carbone'un ifadesiyle "Kuantum olgularının bu çalışmada olduğu gibi nanometre ölçeğinde görüntülenmesi ve kontrol edilebilmesi kuantum hesaplamaya yönelik yepyeni bir yol açıyor."
Alıntıdır. Kaynak:
Bilim ve Teknik Dergisi, Mayıs 2020, Yıl 53, Sayı 630, Tekno-Yaşam, Sayfa 64, 65,I şığın Hem Parçacık Hem Dalga Olarak İlk Görüntüsü
