لأول مرة يتم تصوير الضوء فوتوجرافياً كموجة وجسيم معاً

عرف العلماء منذ زمن طويل أن بإمكان الضوء التصرف كجسيم وموجة معاً، حيث تنبأ آينشتاين بذلك لأول مرة في العام 1909. ولكن لم تتمكن أي تجربة من إظهار الضوء وهو في كلتا الحالتين في الوقت نفسه.

وفي العام 2015، تمكن باحثون في مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان في سويسرا لأول مرة، من تصوير ضوء وهو في حالتيه الموجية والجسيمية معاً. كان مفتاح النجاح في هذه التجربة هو تقنية تجريبية جديدة تستخدم الإلكترونات لالتقاط حركة الضوء. تم نشر هذا العمل في 2 مارس من العام 2015 في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز".

للحصول على هذه اللقطة، أطلق الباحثون نبضات الليزر على سلك نانوي. تحركت أمواج الضوء في اتجاهين مختلفين على طول المعدن. عندما اصطدمت الأمواج ببعضهما البعض، بدت وكأنها موجة ساكنة بلا حراك، والتي تشكل جسيماً في الواقع.

لمعرفة الطريقة التي كانت تتحرك بها الأمواج، أطلق الباحثون حزمة من الإلكترونات باتجاه السلك النانوي، مثل إسقاط صباغ في النهر لمعرفة التيارات. قامت الجسيمات في الموجة الضوئية بتغيير سرعة انتقال الإلكترونات. مكّن ذلك الباحثين من التقاط صورة في اللحظة التي التقت فيها الأمواج تماماً.

يقول فابريزيو كاربوني، أحد مؤلفي الدراسة، في بيان صحافي له: "تبيّن هذه التجربة للمرة الأولى على الإطلاق، أن بإمكاننا تصوير ميكانيكا الكم – وطبيعتها المتناقضة – بشكل مباشر". يأمل كاربوني من تحقيق فهم أفضل لكيفية عمل الضوء، أن يتمكن من تحقيق انطلاقة قوية في مجال الحوسبة الكمومية.