科學家獲得首幅捕捉到光波粒二象性照片

新浪科技訊 北京時間10日消息，據國外媒體報導，“光線同時具有波粒二象性”是現代科學界最令人難以捉摸的觀點之一。1905年，愛因斯坦率先描述光線的這種雙重狀態，試圖依此解釋光線表現出的一些明顯矛盾的行為。但一直以來，科學家從未觀察到光線同時以這兩種狀態存在。在嘗試對這兩種狀態進行觀察時，科學家只能看到一種狀態，要麼是光子粒子，要麼是電磁波。現在，瑞士聯邦理工學院的科學家首次拍攝到同時以波和粒子形式存在的光線照片，證明了愛因斯坦的理論，即光線這種電磁輻射同時表現出波和粒子的特性。

瑞士聯邦理工學院採用的拍攝技術有助於開闢新的超快計算機領域，即利用物質的量子態。聯邦理工學院的法布裏澤-卡爾伯納博士表示：“這項實驗第一次證明我們能夠直接對量子力學的怪異特徵進行成像。能夠成像以及在納米尺度控制量子現象將開闢一條通往量子計算的新道路。”

光線的波型特性能夠簡單而清楚地觀察到。當穿過一個稜鏡時，陽光發生折射，分割成不同的色彩，不同色對應不同光線的波長。此外，光線也會表現出類似粒子的行為，例如鈾等物質輻射時生光子，極地高空氣體在受到太陽風轟炸時形成極光。在發表於《自然-通訊》雜誌的一篇論文中，研究小組闡述了他們的實驗以及如何利用電子對光線進行成像。

實驗中，他們朝懸掛在石墨烯上方的微型金屬發射激光脈衝。在激光的作用下，金屬發生振動。隨后，光線從兩個方向穿過金屬。當以相對的方向移動時，光線在會合時形成新的光線“駐波”。隨后，他們向納米金屬發射電子流，超快顯微鏡因電子流的加速或者放緩對光線進行成像。卡爾伯納表示最后拍攝的照片證明光線不僅表現出波的特性，同時也表現出粒子的特性。當電子近距離穿過駐波時，它們撞擊駐波中的光子，再度影響最后捕捉到的面。(孝文)