Einstein'ı Bir Kez Daha Doğrulayan Deney: Işık; Hem Dalga, Hem Parçacık Olarak İlk Defa Fotoğraflandı!

Bilim insanları çok uzun bir süredir ışığın hem dalga, hem parçacık olarak davranabileceğini biliyorlardı. Bu, ilk defa 1900'lerin başında Albert Einstein tarafından tahmin edilmişti. Ancak bugüne kadar hiçbir deney, bu durumların ikisinin aynı anda gerçekleşebileceğini gösterememişti. Bugüne kadar yapılan tüm araştırmalarda, ışık ya dalga, ya parçacık olarak görüntülenebilmişti.

Şimdiyse, İsviçre'de bulunan École Polytechnique Fédérale de Lausanne'dan araştırmacılar, ışığın hem dalga hem parçacık olduğu bir anın fotoğrafını ilk defa çekmeyi başardılar! Bunu başaran deneysel tekniğin anahtarı, ışığın hareketini yakalamak için elektronları kullanıyor oluşudur. Araştırma, 2 Mart 2015'te Nature dergisinde yayımlandı.

Bu fotoğrafı yakalayabilmek için araştırmacılar yaklaşık 100 nanometre (1 nanometre, metrenin milyarda biridir) çapındaki bir nanotel üzerine kesintili lazer atımları gönderdiler. Işığın dalgaboyları, bu metal tel üzerinde iki farklı yönde ilerledi. Bu dalgalar birbirleriyle buluştuklarında, öylece duran bir dalga gibi gözüktüler ki bu, pratikte bir parçacıktır. 

Dalgaların nasıl hareket ettiğini görmek isteyen bilim insanları, nanotel üzerine elektronlar da ateşlediler. Bunu yapmalarının arkasında yatan mantık şudur: normalde, fotoğraf çekmek için, ışığa ihtiyaç duyarız. Fotoğraf dediğimiz şey, cisimlerden yansıyan ışığın ışığa duyarlı filmler üzerine kaydedilmesinden ibarettir. Yani cisimleri fotoğraflamak için ışık gereklidir. Peki ışığın kendisini nasıl fotoğraflayacağız? 

İşte elektronlar ve onların ışık içerisindeki davranışlarının değişimi, bir görüntü yaratmak için kullanılabilir. Bu tıpkı bir nehir içerisindeki akıntıları görmek için boya damlatmak gibidir. Deney sırasında, ışık dalgası içerisindeki parçacıklar, elektronların hareket hızını değiştirdiler. Bu etkileşim sonucu açığa çıkan enerji paketçikleri (ya da "kuantum"), özel bir kamerayla kaydedildi. Bu da, araştırmacıların tam dalgalar birleştiği anda dalgaların fotoğrafını yakalayabilmelerini sağladı (ana görselde görebilirsiniz). Araştırmayı yürütenlerden biri olan Fabrizio Carbone, basın açıklamasında şöyle diyor:

Bu deney tarihte ilk defa gösteriyor ki, kuantum mekaniğinin paradokslarla dolu doğasını kamerayla kaydedebiliriz.

Bu çalışmanın, özellikle kuantum hesaplama alanında büyük atılımların önünü açması bekleniyor.