نور در یک تجربه دو شکاف با گذشته خود در تعامل است

در حالی که آزمایش اصلی دو شکاف از دو شکاف جدا شده از فضا استفاده کرد، ریچارد ویزدم در کالج امپریال لندن و همکارانش آزمایش مشابهی را انجام دادند که در آن موانع انتشار نور به موقع از هم جدا شدند. ساپینزا می‌گوید: «دستکاری زمانی امواج یک موضوع قدیمی است، اما در 30 سال گذشته عمدتاً توسط تئوری هدایت شده است. “آزمایش به خصوص با نور بسیار دشوار بود.”

تصویری از آزمایش دو شکاف

این همانطور که توسط محاسبات نظری پیش‌بینی شده بود، بود، اما فرکانس نور بسیار بیشتر از آنچه محققان انتظار داشتند نوسان کرد. تعداد نوسانات به وضوح انتقال ماده از شفاف به بازتابی بستگی دارد، به این معنی که ماده با سرعتی باورنکردنی به پالس های لیزری پاسخ می دهد – در عرض فمتوثانیه از پالس. فمتوثانیه یک میلیونیم میلیاردیم ثانیه است.

آزمایش معروف دو شکافی که نشان داد نور هم موج و هم ذره است، با استفاده از «شکاف‌های زمانی» انجام شد. این تکنیک‌ها روش جدیدی برای دستکاری نور ارائه می‌کنند که می‌توان از آن برای ایجاد مواد عجیب و غریب به نام کریستال‌های زمان استفاده کرد.

به این دلیل که انجام چنین آزمایش‌هایی به موادی نیاز دارد که می‌توانند با سرعتی خارق‌العاده از شفاف به بازتابی تغییر کنند تا چیزی را که محققان «شکاف‌های زمانی» می‌نامند ایجاد کنند. ساپینزا و تیمش از ماده‌ای به نام اکسید قلع ایندیم استفاده کردند که معمولاً در پوشش‌های نمایشگرهای الکترونیکی مختلف استفاده می‌شود. هنگامی که با یک پرتو لیزر قدرتمند برخورد می کند، از تقریباً کاملاً شفاف به بازتاب کوتاهی بیشتر نوری که به آن برخورد می کند تغییر می کند.

موضوعات:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2367388-light-interacts-with-its-past-self-in-twist-on-double-slit-experiment/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

Sapienza می‌گوید: «پاسخ سخت‌افزاری 10 تا 100 برابر سریع‌تر از حد انتظار است و این یک شگفتی بزرگ بود. امیدوار بودیم نوساناتی را ببینیم و چیزهای زیادی دیده ایم.»

برای انجام این آزمایش، محققان از دو پالس لیزری متوالی استفاده کردند تا مواد را منعکس کنند و در عین حال یک لیزر “کاوشگر” کم‌قدرت را بر روی آن بتابانند. نور لیزر کاوشگر در دوره هایی که بازتابی نداشت از مواد عبور می کرد و با برخورد همزمان با یک پالس لیزر به عقب باز می گشت.

هنگامی که آنها نور جهشی را اندازه گرفتند، محققان الگوهای تداخلی مشابه آنچه در نسخه کلاسیک آزمایش مشاهده شد، یافتند، اما این بار در فرکانس نور، که رنگ آن را تعیین می کند، نه در روشنایی آن. ساپینزا توضیح می‌دهد: «در آزمایش یانگ، نور در یک زاویه وارد می‌شود و در چندین زاویه خارج می‌شود، و در آزمایش ما نور در یک فرکانس وارد می‌شود و در فرکانس‌های متعدد خارج می‌شود.

راسل کایتلی/کتابخانه عکس علمی

این زمان انتقال سریع می تواند برای ساخت کریستال های زمان مفید باشد، موادی عجیب با ساختارهای متحرک که بارها و بارها تکرار می شوند. همچنین می‌تواند به برنامه‌های روزانه بیشتر کمک کند ماکسیم چچرباکوف در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین. او می‌گوید: «تداخل زمانی یک کشف هیجان‌انگیز است که می‌تواند کاربردهایی را در بسیاری از فناوری‌های مدرن ببیند، اما به ویژه در ارتباطات راه دور، جایی که نحوه پردازش سیگنال‌ها در طول زمان بسیار مهم است».

آزمایش دو شکاف که برای اولین بار توسط توماس یانگ در سال 1801 انجام شد، شامل تابش یک پرتو نور بر روی یک صفحه یا کارت با دو شکاف کوچک بریده شده در آن برای عبور نور است. هنگامی که امواج نور از میان شکاف ها عبور می کنند، با یکدیگر تداخل پیدا می کنند و باعث ایجاد الگویی از نوارهای روشن و تیره روی صفحه می شوند. اگر نور به سادگی از ذرات تشکیل شده بود، این امکان پذیر نبود. بنابراین این آزمایش یکی از اولین شواهدی بود که نور نیز یک موج است.

شرح تصویری از آزمایش دو شکاف، که یک موج صفحه (بالا سمت چپ) را نشان می دهد که از یک صفحه دو سوراخ عبور می کند.  شکاف ها به عنوان منابع موج جدید عمل می کنند و جبهه موج ها خم می شوند تا دو مجموعه از امواج دایره ای تابشی به بیرون ایجاد کنند.  این دو موج جدید هنگام تعامل یک الگوی تداخل ایجاد می کنند.  در نقطه ای که یک قله موج یکی به قله موج دیگری برخورد می کند یا یک فرورفتگی به فرورفتگی برخورد می کند، یکدیگر را تقویت می کنند;  قدر آنها با هم جمع می شود.  به این تداخل سازنده می گویند.  جایی که یک پایین به یک بالا می رسد، یکدیگر را خنثی می کنند.  به این می گویند تداخل مخرب.

توسط احمد گل کار

احمد گل کار