Yukarıda yazının girişinde gördüğünüz görsel ışığın hem parçacık hem de dalga oluşunun ilk görüntüsüdür. Biraz kuantum fiziği bilgisine sahip olan herkes bilir ki, ışık hem dalga hem de parçacık doğasına sahiptir. Buna parçacık-dalga ikiliği denir. Kuantum fiziğinin en temel ilkelerinden biridir. Geçtiğimiz günlerde yayınlanan bir bilimsel makale ile ilgili yapılan haberlerde, bu dalga-parçacık ikiliğinin ilk defa görüntüsünün elde edildiği duyuruldu.
Gerçekten de, ışığın daha önce hem dalga hem de parçacık oluşuna dair bir görüntü ya da fotoğrafa sahip değildik. Ancak ışığın böyle bir doğaya sahip olduğunu fotoelektrik olayı gibi çeşitli olaylar üzerinden yapılan deneylerle biliyorduk. Teorik bulgularla deneysel bulgular birbirlerini karşılıyordu. Ancak bunu aklımızda tasavvur etmek zordu. Son yapılan çalışma ışığın bu ikili doğasına dair olan anlayışımızı iyileştirmek adına önemli bir adım oldu. Ayrıca ileri teknolojiler kullanmanın nimetlerinin en son örneği olmuş oldu.
Görüntünün üst kısmında bir duran dalga görülürken alt kısmında ise fotonların bulunduğu yerler görülüyor.
Bu görüntü bir tek elektron mikroskop görüntüsü olarak ışığın parçacık-dalga ikiliğini görsel olarak ilk kez ortaya koymuş oldu. Bu başarıya ise İsviçre’deki École Polytechnique Fédérale de Lausanne’den (EPFL) bir grup araştırmacı ulaşmış oldu. Daha önce yapılamayan bir şeyi başarıyla gerçekleştirmek için genelde alışılmadık bir yol denenir. Bu görüntü de araştırmacıların alışılmadık bir deneysel tasarımın sonucu oldu. Deney planlamasında, ilk olarak araştırmacılar bir grafen film parçası üzerinde askıda olan bir tek nanotele bir laser ışığı gönderdiler. Bu nanotelin titreşmesine ve ışık parçacıkları olan fotonların iki olası yön boyunca yol almasına neden oldu. Zıt yönlerde hareket eden ışık parçacıkları tel üzerinde karşılaşıp çakıştıklarında, bu ışık parçacıkları bir dalga formu oluşturdular. Bu durağan dalga olarak bilinir ve bu durum nanotel etrafında yayılan ışığı oluşturur. Bilim insanları nanotel yakınlarında bir elektron akışını beslediler. Böylece nanotel etrafında sınırlanan ışık ve elektronlar arasında bir etkileşme meydana gelir. Bu etkileşme de elektronların ya hızlanmasına ya da yavaşlamasına neden olur. İşte tam da bu anı araştırmacılar bir ultrahızlı elektron mikroskobu kullanarak yakalarlar. Sonrası işte, yukarıdaki fotoğrafta olduğu gibi ışığın dalga doğasının parmak izi olan bu duran dalga görselleştirilmiş olunur.
Yayınlanan makalede, bilim insanları fotonlar ve elektronlar arasındaki bu çarpışma ile elektronların yaşadığı dolaylı hız değişiminin mikroskop ile görüntülenebilen bir enerji değişimi olarak nasıl göründüğü tartışılıyor. Araştırmacıların bulgularının yer aldığı makale Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Araştırmacılardan fizikçi Fabrizio Carbone’ye göre nanometre ölçekte bunun gibi kuantum olguyu görüntüleme ve kontrol etme yetisi kuantum hesaplamaya doğru yeni bir rota açabilir.
Ayrıca deneyi ve sonuçlarını açıklamada yardımcı olabilecek bir video hazırlanmış, aşağıda bulabilirsiniz.
Bu yeni gelişme hakkında farklı/detaylı bilgilere sahip olan okuyucularımızdan bilgi notları ya da yazılar bekliyor olacağız.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynaklar:
- http://www.sciencealert.com/this-is-world-s-first-image-of-light-as-both-a-particle-and-a-wave
- http://gizmodo.com/first-image-to-show-light-as-a-wave-and-a-particle-at-t-1689042556
