Informacje
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Informacje > Nowinki 2000-2002 > Fizyka > Nowinka z dn. 18-09-2001  
 Jesteś tutaj
nowinka:
Materia odbita od światła
autor:
Jarosław Włodarczyk
z dnia:
18-09-2001





Materia odbita od światła
Jeśli przez duchy przenika materia, nie mogą one być utkane ze światła, gdyż amerykańscy fizycy potwierdzili właśnie doświadczalnie zjawisko, przewidziane niemal 70 lat temu przez dwóch słynnych uczonych, Kapicę i Diraca - że elektrony uginają się na falach świetlnych. Jest to spójne z zasadami mechaniki kwantowej wizja, według której cząstki materii mogą zachowywać się jak fale, i odwrotnie.

Jednym z najbardziej niezwykłych wniosków rodzącej się na początku XX wieku mechaniki kwantowej było stwierdzenie, że materia ma również naturę falową. Innymi słowy, nie tylko światło można traktować albo jak fale elektromagnetyczne, albo jak cząstki, zwane fotonami. Także na przykład elektrony powinny zachowywać się jak fale, a zatem chociażby ulegać dyfrakcji na przeszkodach odpowiedniej wielkości . Tego rodzaju zjawisko zarejestrowano po raz pierwszy w 1927 r. w doświadczeniu Clintona J. Davissona (1881-1958) i Lestera H. Germera (1896-1971) - wiązka elektronów ulegała dyfrakcji na krysztale, czyli strukturze o bardzo regularnej budowie. W 1937 r. Davisson otrzymał za te badania - wraz z George'em Thomsonem (1892-1975) - Nagrodę Nobla z fizyki. (O falowej naturze materii i jej doświadczalnym potwierdzeniu można przeczytać w rozdziale Uchylenie rąbka tajemnicyBoskiej Cząstce Leona Ledermana oraz w rozdziale Fale prawdopodobieństwaEwolucji fizyki Leopolda Infelda i Alberta Einsteina).

Sześć lat po doświadczeniu Davissona i Germera, w 1933 r. Piotr Kapica (1894-1984) i Paul Dirac (1902-1984) opublikowali w "Proceedings of the Cambridge Philosophical Society" trzystronicową pracę, w której proponowali przeprowadzenie prostego doświadczenia. Chodziło o ostateczne odwrócenie roli: to nie światło miało się rozpraszać na materii, ani nawet materia na materii, lecz - materia (elektrony) na falach świetlnych. Według dwóch fizyków siatką dyfrakcyjną dla wiązki elektronów może być układ stojących fal światła (a zatem drgających w pewnym ograniczonym obszarze, ale nie podróżujących przed siebie), przypominających świetlistą strunę, zamocowaną na dwóch końcach.

Problem, oczywiście, polegał na tym, co pokrywa się z naszym doświadczeniem z życia codziennego: trudno jest odbić się elektronowi od fali światła, podobnie jak kuli karabinowej trudno jest nie przedziurawić suszącego się na sznurze prześcieradła. Kapica i Dirac proponowali, że "siatkę dyfrakcyjną" dla elektronów ze świetlnych fal stojących można próbować utworzyć za pomocą promieniowania, emitowanego z łukowych lamp rtęciowych, skupianego przez odpowiednio dobraną soczewkę i odbijanego przez zwierciadło, ustawione we właściwym miejscu. Wszystko to pozostawało jednak w sferze marzeń fizyków doświadczalnych dopóki blisko 40 lat temu na scenie nie pojawił się laser.

Praca, która relacjonuje pozytywny wynik doświadczenia, zaproponowanego przez Kapicę i Diraca, została opublikowana w czasopiśmie "Nature" z 13 września 2001 r. Jej autorzy, Daniel L. Freimund, Kayvan Aflatooni i Herman Batelaan, wykorzystali do wytworzenia stojących fal światła laser neodymowy, działo elektronowe... i powiodło się. Uzyskali prążki dyfrakcyjne w przewidywanych przez teorię miejscach, w sytuacji gdy w roli światła występuje elektron, a siatkę dyfrakcyjną tworzą "świetlne struny".

Czy jednak sukces amerykańskich fizyków ma wyłącznie wymiar historyczny? Jest to w końcu doświadczalne potwierdzenie od dawna dobrze funkcjonującej teorii, na dodatek w odniesieniu do propozycji, wysuniętej niemal siedem dekad temu. Okazuje się, że u progu ery kwantowej, która zamierza właśnie wziąć we władanie obszary od kryptografii po jeszcze bardziej wyrafinowane lasery, i ta praktyczna umiejętność - rozpraszanie elektronów na falach światła - bardzo się przyda.

Jarosław Włodarczyk
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach