Lần đầu tiên tóm được ánh sáng vừa là sóng vừa là hạt

Các nhà vật lí đã xây dựng lí thuyết trong hơn một thế kỉ qua rằng ánh sáng hành xử vừa là sóng vừa là hạt, phụ thuộc vào các điều kiện quan sát, nhưng họ chưa lần nào có thể tóm được nó là cả hai đồng thời. Trong một thí nghiệm mới đây, một đội nghiên cứu ở Thụy Sĩ đã lập được kì công này. Đội nghiên cứu tại EPFL đã chụp được hình ảnh ánh sáng ở dạng lưỡng tính sóng-hạt của nó, một dạng được Albert Einstein đề xuất hồi năm 1905.

Công việc chẳng dễ dàng gì: Bạn cần ánh sáng để chụp ảnh các thứ, nhưng làm thế nào bạn chụp được ảnh của bản thân ánh sáng? Đội EPFL, đứng đầu bởi Fabrizio Carbone, bắt đầu bằng cách đặt một dây nano kim loại nhỏ xíu trước một xung sáng laser. Ánh sáng làm dây nano dao động lên xuống và giao thoa với chính nó, tạo ra “sóng dừng” và thể hiện bản chất lưỡng tính của ánh sáng.

Đồng thời, các sóng dừng đó được tạo bởi vô số photon. Điều này được chứng minh bằng cách dùng electron bắn chặn các sóng dừng đó – một số electron sẽ tăng tốc, và một số sẽ chậm lại, tùy thuộc vào chúng va chạm với các photon như thế nào trong dòng sáng. Thực tế đơn giản rằng có tồn tại những “lượng tử” này của năng lượng trao đổi chứng minh rằng có các hạt hiện diện ở đó, chứ không chỉ là một dạng sóng đơn giản của bức xạ (giống như từ trường).

Kết quả là hình ảnh ở trên cho thấy ánh sáng biểu hiện các tính chất dạng sóng và dạng hạt đồng thời. Nghiên cứu này, công bố trên tạp chí Nature Communications, giúp chúng ta hiểu rõ hơn ánh sáng hoạt động như thế nào ở những cấp bậc nhỏ nhất có thể phát hiện được, và có thể hữu ích trong lĩnh vực điện toán lượng tử.

Theo NBC News, EPFL

Bài trước | Bài kế tiếp