Esta é a primeira imagem da luz enquanto partícula e onda

Esta é a primeira imagem da luz enquanto partícula e onda

Pela primeira vez, cientistas conseguiram capturar a dupla natureza de luz - partícula e onda - numa única imagem de microscópio electrónico.


Até agora, os cientistas só tinham sido capazes de capturar imagens da luz ou como partícula, ou como onda, e nunca as duas ao mesmo tempo.

Mas uma equipa da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça conseguiu superar os obstáculos que afetaram experiências anteriores, utilizando electrões para captar imagens da dupla natureza da luz.

A chave para o seu sucesso foi o design incomum da experiência que levaram a cabo. Primeiro eles dispararam um pulso de luz laser num único nanofio suspenso num pedaço de filme de grafeno. Isso fez com que o nanofio vibrasse, e as partículas de luz - ou fotões - fossem enviadas, viajando ao longo dele em duas direções possíveis.

Quando as partículas de luz que viajavam em sentidos opostos se encontraram em sobreposição no nanofio, elas formavam uma onda. Conhecida como a 'onda em pé', este estado cria a luz que irradia ao redor do nanofio. Até aí tudo bem, mas isso não daria uma imagem dos dois estados da luz.

Os cientistas conseguiram fazer isso ao enviar um fluxo de electrões para a área perto do nanofio, de forma a que eles pudessem forçar uma interação entre os electrões e a luz que tinha sido confinada no nanofio. Esta interacção fez com que os electrões acelerassem ou desacelerassem, e a equipa usou um microscópio electrónico ultrarápido para capturar esse momento exato, para verem a onda estacionária, que funciona como uma impressão digital da natureza de onda da luz.

Na publicação dos seus resultados, na revista Nature Communications, a equipa discute como essa colisão entre os fotões e os electrões e o consequente aumento de velocidade experimentado pelos electrões aparece como uma troca de energia, que pode ser visualizada pelo microscópio. Assim, a parte superior da imagem é a onda estacionária, enquanto a parte inferior mostra onde os fotões estão localizados.

"Esta experiência demonstra que, pela primeira vez na história, podemos filmar a mecânica quântica - e a sua natureza paradoxal - de forma direta", disse o físico Fabrizio Carbone, que fez parte da equipa. "Ser capaz de captar e controlar fenómenos quânticos em escala nanométrica como esta abre uma nova rota para a computação quântica". A equipa na Suíça fez um pequeno vídeo a explicar a experiência. Confira abaixo:

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