Lekka podróż: czy zachowuje się tak samo w czasie i przestrzeni?

On Eksperyment z podwójną szczeliną Jest to eksperyment przeprowadzony na początku XIX wieku przez angielskiego fizyka Thomasa Younga w celu potwierdzenia teorii, że światło jest falą i odrzucenia teorii, że składa się ono z cząstek. Prace wskazały na interakcję między promieniowaniem elektromagnetycznym a zupełnie nowym materiałem, który może być bramą do tego rozwój metamateriałówanaliza czarne dziury i nawet kryształy czasu.

Young przepuścił wiązkę światła przez dwie szczeliny i zobaczył ją na ekranie wytworzyć wzór interferencji, Seria naprzemiennych jasnych i ciemnych linii. Następnie ten eksperyment powtórzono w fizyce kwantowej, aby zademonstrować falowe zachowanie bardzo małych cząstek w skali atomowej. Ten sam, Oparte są na materiałach, które potrafią zmienić swoje właściwości optyczne w ułamku sekundyktóre można wykorzystać w nowych technologiach lub w celu zbadania fundamentalnych zagadnień fizyki.

tak dobrze Tomasz MłodyW instytut królewski, pokazał, że światło zachowuje się jak fala, a inne eksperymenty to wykazały Światło rzeczywiście zachowuje się jak fala i cząsteczka, co ujawnia jego ilościowy charakter. Eksperymenty te wywarły głęboki wpływ na fizykę kwantową, ukazując dualną naturę cząsteczkowo-falową nie tylko światła, ale także elektronów, neutronów i całych atomów.

Zespół fizyków z Imperial College London Eksperymentuj z pęknięciami w czasie, a nie w przestrzeni. Osiągnęli to, oświetlając materiał, który zmienia swoje właściwości w ciągu femtosekundy (cztery miliardowe części sekundy), przepuszczając światło tylko w określonych momentach w krótkich odstępach czasu.

Nasz eksperyment ujawnia więcej informacji na temat fundamentalnej natury światła, jednocześnie służąc jako odskocznia do tworzenia najlepszych materiałów, które mogą precyzyjnie kontrolować światło zarówno w przestrzeni, jak iw czasie. Szczegóły oferty pracy zamieszczone są pod adresem fizyka przyrody.

Oryginalna konfiguracja dotyczyła Skieruj światło na nieprzezroczysty ekran z dwoma cienkimi równoległymi szczelinami. Za ekranem znajdował się detektor przepuszczania światła. Aby przejść przez szczeliny jako fala, światło jest dzielone na dwie części, które przechodzą przez każdą szczelinę. Kiedy te fale krzyżują się ponownie po drugiej stronie, interferują ze sobą. Kiedy grzbiety fal spotykają się, są wzmacniane, ale kiedy grzbiety i doliny się spotykają, wzajemnie się znoszą. To sprawia Pasiasty wzór w obszarach detektora z coraz większym połyskiem.

Światło można również rozbić na cząstki zwane fotonami. Które można rejestrować, uderzając jeden po drugim w detektor, stopniowo budując zaplanowany wzór interferencji. Nawet gdy wystrzelono tylko jeden foton, pojawił się wzór interferencyjny, jakby dzielił się na dwie części i przechodził przez obie szczeliny.

W klasycznej wersji eksperymentu Światło wychodzące z fizycznych szczelin zmienia kierunek, więc wzór interferencyjny jest zapisany w profilu kątowym światła. Zamiast tego okresy czasu w nowym eksperymencie zmieniają częstotliwość światła, co zmienia jego kolor. To stworzyło jasne odcienie, które nakładały się na siebie, wzmacniając i eliminując niektóre odcienie, tworząc wzór podobny do interferencji. Materiały użyte przez zespół to m.in Cienka warstwa tlenku cyny induktóre stanowią większość ekranów telefonów komórkowych.

Podczas eksperymentu zmienia swoje odbicie za pomocą laserów w ultraszybkich skalach czasowych, tworząc szczeliny światła. Zareagował znacznie szybciej, niż spodziewał się zespół kontrolujący laser, zmieniając jego współczynnik odbicia o kilka femtosekund. Ten film z tlenku cyny indu jest metamateriałem zaprojektowanym tak, aby miał właściwości niespotykane w naturze. Ta precyzyjna kontrola światła jest jedną z obietnic tych komponentów, a w połączeniu z kontrolą przestrzenną, Mogą tworzyć nowe technologie, a nawet badać podstawowe zjawiska fizyczne, takie jak czarne dziury.

Współautor John Pendry, specjalista z Blackett Lab Z Wydziału Fizyki Imperial College wyjaśnił: „Eksperyment z podwójną szczeliną otwiera drzwi do badania interakcji między promieniowaniem elektromagnetycznym a zupełnie nowym materiałem zdolnym do rozwiązania czasowej struktury impulsu świetlnego w skali okresu promieniowania”. . Dzięki temu możliwy będzie postęp w kierunku badania zjawiska w „krysztale czasu”, który jest podobny do kryształu atomowego, ale którego właściwości optyczne zmieniają się w czasie.

Kadrę Imperial College uzupełnili Romain Tyrol, Stefano Vezzoli, Emmanuel Galeff, Ian Robertson, Sika Mauricio, Benjamin Tillman i Stephan A. Meyer.

* Riccardo Sapienza, główny autor i członek Blackett Laboratory oraz profesor na Wydziale Fizyki, School of Natural Sciences, Imperial College London, Londyn, Wielka Brytania

Czytaj: