A fény szétszórt

A dupla résű kísérlet teljesen zavarokat okoz, anyag nélkül

A fény megoszlása: Két rendkívül intenzív lézernyaláb fókuszpontjai dupla résként viselkednek. Azon áthaladó harmadik lézer interferenciamintát hoz létre a képernyőn a háttérben. © MPG
felolvasta

Mostanáig a fizikusok egy kettős rést falnak definiáltak, amelynek két hosszirányú rése van, amelyeket fénnyel besugárztak vagy részecskékkel bombáztak. De az anyag nélkül is működik: A fizikusok a "Nature Photonics" kísérletben mutatnak be egy olyan kísérletet, amelyben két rendkívül intenzív, szinte párhuzamos lézersugár szolgál "falnak". Egy másik, az ellenkező irányból származó lézernyaláb esetében a két sugarat fókuszpontjai dupla résként működnek: a mögött elhelyezett képernyőn látható a jellemző interferenciamintázat a világos és sötét csíkokkal.

A kétréses kísérlet, amely a fizikai kísérletek körében klasszikus, sokféleképpen lehetséges: fénnyel, elektronokkal, neutronokkal, fullerénekkel és így tovább. Mindeddig az összes változatnak van egy közös dolga: az anyag szó. Legyen az az oka, hogy a kísérleti tárgyak anyagból készülnek, például neutronokból vagy fullerén molekulákból, vagy azért, mert a kísérleti beállítások anyagból állnak, mint például a klasszikus kettős résű kísérletben egy két hosszirányú résű fallal, amelyet fénnyel besugárztak vagy részecskékkel bombáztak.

Antonino Di Piazza és Christoph H. Keitel vezette fizikusok a heidelbergi Max Planck Nukleáris Fizikai Intézetből most valami újat javasolnak: egy dupla résű, oszlop nélküli kísérletet. A dupla rést két ultraintenzív lézernyaláb képezi, amelyeket két lencse fókuszál szinte ugyanabban a pontban. Ellenkező irányban a teszt lézert is besugárzzák. A klasszikus kétréses kísérletben a lézernyaláb fotonjának megválasztható, hogy áthalad-e a jobb vagy bal nyíláson. Ez az opció csík alakú interferenciamintázatot idéz elő a kettős hasítás mögött.

A kvantumingadozás kölcsönhatást generál

A fizikusok által javasolt kísérletben a teszt lézer fotonjának megválasztható a két ultraintenzív lézersugár közül melyikkel lép kölcsönhatásba. A döntő tényező az, hogy a fotonok egyáltalán kölcsönhatásba lépnek egymással. Ezt úgynevezett kvantumingadozásokkal vákuumban teszik: a vákuum nem üres; Mindig létezik pár virtuális részecske és anti-részecske, például virtuális elektronok és virtuális pozitronok. Az elképzelhetetlenül rövid 10 magas -21 másodperc eltelte után a virtuális párok ismét szétesnek.

Virtuális elektron-pozitron pár kialakulásakor két fotont abszorbeál: az egyik a teszt lézerből és a másik a két ultraintenzív lézer egyikéből. Amint a pár ismét elbomlik, két további fotont bocsát ki - az eredetiétől eltérő irányba: Miután a tesztnyaláb ütközött az ultraintenzív lézerekkel, azt egy képernyő védi. A Max Planck Nukleáris Fizikai Intézet tudósai által végzett szimuláció azt mutatja, hogy: A képernyőn kettős hasítás jellemzi az interferencia mintázatát - világos és sötét csíkok, és a fényerő eloszlásának minimumjai és maximumai pontosan ott vannak, a klasszikus képlet szerint várható. kijelző

A megvalósítás lézere még fejlesztés alatt áll

A kísérlet megvalósítása még függőben van, mivel eddig nem álltak rendelkezésre kellően intenzív lézerek. Ennek azonban a belátható jövőben meg kell változnia, ha két, elég nagy intenzitású lézert építenek be egy európai és egy brit projektbe.

A nem anyagi kettős hasadék segítségével a fizikusok két dolgot akarnak megvizsgálni: Az elektron és a pozitron, amelyek a kvantumingadozásban részt vesznek, virtuálisak, nem hagynak nyomot. Azonban a kibocsátott fotonok valóban valók, ezeket a képernyő elkaphatja.

Már vannak olyan jelek, hogy a virtuális fotonok vákuumban kölcsönhatásba lépnek egymással. A kísérlettel azonban azt akarjuk bebizonyítani, hogy még a valódi fotonok kölcsönhatásba lépnek vákuumban "- mondja Antonino Di Piazza. "Megnyitjuk a fény fénnyel történő irányításának lehetőségét." Ezenkívül a kutatók meg akarnak tudni valamit a kvantum-vákuum szerkezetéről, azaz a kvantumingadozásokkal járó vákuumról.

(Max Planck Society, 2010.01.12. - NPO)