Cahaya menyalakan cahaya

Percubaan dua celah menghasilkan gangguan ringan sepenuhnya tanpa masalah

Pecahan cahaya: Titik fokus dua sinaran laser yang sangat sengit bertindak seperti celah ganda. Laser ketiga yang melewati mereka mencipta corak gangguan pada skrin di latar belakang. © MPG
membaca dengan kuat

Sehingga kini, ahli fizik telah menentukan celah ganda sebagai dinding dengan dua corong membujur yang disinari dengan cahaya atau dibombardir dengan zarah. Tetapi ia juga berfungsi tanpa masalah: Pakar fizik hadir dalam "Nature Photonics" eksperimen di mana dua sinar laser yang sangat sengit, hampir selari berfungsi sebagai "dinding". Untuk pancaran laser ketiga, yang datang dari arah yang bertentangan, titik fokus kedua-dua rasuk kemudian bertindak sebagai celah ganda: pada skrin yang diletakkan di belakangnya, corak gangguan sifat dengan garis-garis terang dan gelap dapat dilihat.

Percubaan dua celah, klasik di antara eksperimen fizikal, mungkin dalam pelbagai cara: dengan cahaya, dengan elektron, dengan neutron, dengan fullerenes, dan sebagainya. Setakat ini, semua varian mempunyai satu perkara yang sama: perkara terlibat. Baiklah kerana objek percubaan terbuat dari bahan, misalnya neutron atau molekul fullerene, sama ada kerana persediaan eksperimen terdiri daripada bahan, seperti dalam percubaan dua celah klasik dengan dinding dengan dua celah membujur yang disinari dengan cahaya atau dibombardir dengan zarah.

Fizik yang diketuai oleh Antonino Di Piazza dan Christoph H. Keitel dari Institut Max Planck untuk Fizik Nuklear di Heidelberg kini mencadangkan sesuatu yang baru: percubaan dua kali, tanpa eksperimen. Celah ganda dibentuk oleh dua rasuk laser ultra-intensif, yang difokuskan oleh dua kanta di tempat yang hampir sama. Dalam arah yang bertentangan, laser ujian juga disinari. Dalam eksperimen double-slit klasik, foton dari pancaran laser mempunyai pilihan sama ada ia melewati pembukaan kanan atau kiri. Pilihan ini menyebabkan corak gangguan berbentuk jalur membentuk di belakang celah berganda.

Turun naik kuantum menjana interaksi

Dalam eksperimen yang dicadangkan oleh pakar fizik, foton dari laser ujian mempunyai pilihan mana dari kedua-dua laser yang sangat kuat yang berinteraksi dengannya. Faktor penentu adalah bahawa foton berinteraksi dengan satu sama lain sama sekali. Mereka melakukan ini dengan bantuan yang dinamakan fluktuasi kuantum dalam vakum: vakum tidak kosong; Selalunya terdapat pasangan zarah maya dan antipartikel mereka, seperti elektron maya dan positron maya. Setelah masa yang singkat dari 10 tinggi -21 saat, pasangan maya diselegrat lagi.

Apabila pasangan elektron-positron maya dibentuk, ia menyerap dua foton: satu dari laser ujian dan satu dari salah satu daripada dua laser ultra kuat. Sebaik sahaja pasangan itu mereput lagi, ia memancarkan dua lagi foton - dalam arah yang berbeza daripada yang asal: Selepas ujian pancaran telah bertembung dengan laser ultra-sengit, ia ditangkap oleh skrin. Satu simulasi oleh saintis di Institut Max Planck untuk Fizik Nuklear menunjukkan: Skrin menunjukkan corak gangguan karakteristik celah ganda - jalur cahaya dan gelap, dan minima dan maxima dalam pengedaran kecerahan adalah tepat di mana, menurut formula klasik dijangka. paparan

Laser untuk merealisasikan masih dalam pembangunan

Kesimpulan percobaan masih belum selesai, setakat ini tidak ada laser yang cukup sengit yang tersedia. Walau bagaimanapun, ini harus berubah pada masa hadapan jika dua laser dengan intensiti yang cukup tinggi dibina dalam projek Eropah dan Inggeris.

Menggunakan cincin ganda bukan bahan, ahli fizik ingin menyiasat dua perkara: Elektron dan positron, yang terlibat dalam turun naik kuantum, adalah maya, mereka tidak mengesan. Walau bagaimanapun, foton yang kemudiannya dipancarkan adalah nyata, mereka boleh ditangkap oleh skrin.

Ada sudah menunjukkan bahawa foton maya berinteraksi antara satu sama lain dalam vakum. Walau bagaimanapun, kami mahu membuktikan dengan eksperimen bahawa walaupun foton sebenar berinteraksi dalam vakum, "kata Antonino Di Piazza. "Kami membuka kemungkinan mengawal cahaya dengan cahaya." Di samping itu, para penyelidik ingin mengetahui sesuatu tentang struktur vakum kuantum, iaitu vakum dengan turun naik kuantum.

(Persatuan Max Planck, 12.01.2010 - NPO)