Ein Team von Physikern hat hat ein klassisches Experiment der Teilchenphysik mit einer dimensionalen Wendung nachgebildet, indem es in der Zeit statt nur im Raum durchgeführt wurde. Dabei haben sie zeigte die Nützlichkeit eines einzigartigen Materials für zukünftige Experimente.
Die Forscher Betreffentworfen der Doppelgänger-Schlitzexperiment, das erstmals 1801 durchgeführt und demonstriert wurde eine merkwürdige Eigenschaft des Lichts: dass es sich sowohl als Teilchen als auch als Welle verhalten kann.
Das ursprüngliche Experiment testete, wie sich Licht durch den Raum bewegte; die jüngste Wiedergabe hat getestet, wie Licht würde reisen, wenn es nur zu bestimmten Zeiten erlaubt wäre. Einzelheiten der Teamarbeit sind veröffentlicht heute in Naturphysik.
„Unser Experiment enthüllt mehr über die grundlegende Natur des Lichts und dient gleichzeitig als Sprungbrett für die Schaffung der ultimativen Materialien, die das Licht sowohl räumlich als auch zeitlich genau steuern können“, sagte Riccardo Sapienza, Physiker am Imperial College London und Hauptautor der Studie , an einer Universität freigeben.
Beim traditionellen Experiment wird ein Lichtstrahl auf eine Barriere projiziert, hinter der sich ein lichtempfindlicher Detektor befindet. Die Barriere hat zwei parallele Schlitze. Wenn Sie gewöhnliche Materie auf die Barriere werfen würden, würden sie ungefähr die gleiche Form wie die Schlitze auf dem Detektor haben. Aber wenn Licht auf die Schlitze geworfen wird, teilt es sich in zwei Wellen auf, die die Barriere passieren und sich auf der anderen Seite schneiden. Obwohl es nur zwei Schlitze gibt, durch die das Licht hindurchtreten kann, zeigt das lichtempfindliche Material mehr als zwei Lichtbalken.
Wenn sich die Lichtwellen schneiden, rekombinieren sie und heben sich gegenseitig auf, wodurch ein Streifenmuster auf dem lichtempfindlichen Material entsteht. Der Experiment war A WendepunktT beim Verständnis des Verhaltens kleiner Partikel, und es den Weg geebnet ähnliche Experimente mit Elektronen und sogar Antimaterie und das Gebiet der Quantenmechanik insgesamt (das 1801 noch nicht existierte).
Im neuen Werknahmen die Forscher eine große Veränderung vor: TSie tauschten einen gewöhnlichen Bildschirm mit zwei Schlitzen gegen einen Indium-Zinnoxid-Film aus – das gleiche Material, das in modernen Telefonbildschirmen verwendet wird. (Eigentlich ist es ein Metamaterial oder ein Material, das nicht in der Natur vorkommt konstruiert, um sich auf eine bestimmte Weise zu verhalten.)
Die Forscher veränderten den Reflexionsgrad des Bildschirms mit ultraschnellen Lasern, die Licht nur zu bestimmten Zeiten im Abstand von Billiardstel Sekunden durchließen. Im Grunde genommen sie bauten eine Quantenmautstelle und nutzten die Laser, um zeitabhängige Schlitze in der Barriere zu erzeugen. Selbst wenn sie nur ein Photon durch den Schirm ließen, erzeugte das Licht ein Interferenzmuster.
Indium-Zinn-Oxid wurde entwickelt, um schnell auf Licht zu reagieren, was es ideal zum Testen des Verhaltens von Licht auf ultraschnellen Zeitskalen macht. Laserpulse werden auch verwendet, um die Lebensdauer von Quantenbits zu verbessernoder Qubits, die ähnliche Prinzipien zur Untersuchung des zeitlichen Verhaltens von Quantenteilchen verwenden.
Als nächstes hofft das Forschungsteam, seine drehen zu können Aufmerksamkeit Die Verhaltenoder von Zeitkristallenoder Kristalle, deren Strukturen sich im Laufe der Zeit ändern.
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