Дуалистическая природа света — одна из самых загадочных тем современной физики, которая уже более века вызывает живые споры среди учёных. Ещё в 1927 году между Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором возникла дискуссия о том, возможно ли наблюдать свет одновременно как волну и как частицу. Новый прорыв в этой сфере совершила команда физиков из Массачусетского технологического института (MIT), которая провела уникальный эксперимент, использовав инновационный подход к классическому эксперименту Юнга с двумя щелями.
Об этом сообщает ProIT
Уникальный эксперимент с «замороженными» атомами
Учёные MIT вместо традиционных физических щелей применили ультрахолодные атомы, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю. С помощью лазеров более 10 тысяч атомов были упорядочены в чёткую кристаллическую решётку, где каждый атом выступал изолированным аналогом щели. Такая структура позволила достичь небывалой точности, ведь каждый атом мог рассеивать не более одного фотона, что имитирует взаимодействие света на уровне частиц и волн.
«Физики из Массачусетского технологического института подтверждают, что, как и Супермен, свет имеет две стороны, которые невозможно увидеть одновременно», — отмечают исследователи по результатам эксперимента.
Доказательства в пользу квантовой механики
Когда слабый луч света проходил сквозь атомную решётку, учёные могли наблюдать, как отдельные атомы взаимодействуют с соседями, что позволяло определить, ведёт ли себя свет как волна или как частица. Оказалось, что чем точнее физики фиксировали траекторию фотона (подтверждая его корпускулярную природу), тем больше затухала интерференционная картина, характерная для волн. Это ещё раз подтвердило ключевой принцип квантовой механики — получение информации о маршруте фотона автоматически стирает его волновую природу.
Профессор Вольфганг Кеттерле, руководитель исследования, подчеркнул, что созданная ими решётка — это самые маленькие «щели», которые только можно представить, и такой эксперимент позволяет исследовать фундаментальные свойства света с беспрецедентной точностью.
Благодаря регулированию лазерного луча учёным удалось контролировать «размытие» атомных щелей, что влияло на количество информации о траектории фотона. Результаты исследования полностью совпали с теоретическими предсказаниями и окончательно подтвердили позицию Бора относительно дуалистической природы света.
Научная статья с детальным описанием эксперимента и выводами опубликована в журнале Physical Review Letters.