La prima immagine della luce nella sua duplice natura: onda e materia.

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La meccanica quantistica ci dice che la luce può comportarsi allo stesso tempo come una particella o un’onda. Tuttavia, non vi è mai stato un esperimento in grado di catturare entrambe le nature della luce allo stesso tempo.

Fin dai tempi di Einstein, gli scienziati hanno cercato di osservare direttamente entrambi questi aspetti della luce allo stesso tempo. Ora, gli scienziati del Politecnico di Losanna sono riusciti a catturare per la prima volta un’istantanea di questo duplice comportamento.

L’esperimento è impostato in questo modo: un impulso di luce laser viene sparato ad un piccolo nanofilo metallico. Il laser aggiunge energia alle particelle cariche nel nanofilo, inducendoli a vibrare. La luce viaggia lungo questa piccolo filo in due possibili direzioni, come le auto su una strada. Quando le onde che viaggiano in direzioni opposte si incontrano formano una nuova onda che si sovrappone. Ecco, questa onda stazionaria diventa la fonte di luce per l’esperimento, che irradia in tutto il nanofilo.

Questo fenomeno, quindi, mostra la natura ondulatoria della luce, e simultaneamente dimostra di essere pure particella. E dimostra che, per la prima volta in assoluto, siamo in grado di filmare la meccanica quantistica e la sua paradossale natura.

Qui sotto una illustrazione grafica.

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(fonte)

Informazioni su bruce

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16 risposte a La prima immagine della luce nella sua duplice natura: onda e materia.

  1. Rebecca Antolini ha detto:

    Buongiorno ecco oggi ci sono un pò con la testa, il nanofilo e un pò come le fibre ottiche loro trasportano una luce come le onde… in poche parole con la luce si poi trasmettere tante cose a distanza molto veloce .. alla velocità della luce…
    … mi auguro che ho capito qualcosa😀 buon pomerigio Maestro Silvano…

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  2. liù ha detto:

    Da quello che leggo Rebecca ha capito molto più di me!🙂
    Non per niente in matematica prendevo quasi sempre 4- 😀
    Buona serata Silvano
    liù

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    • bruce ha detto:

      Non ti sottovalutare liù. Per questi concetti non c’è bisogno della matematica, basta sapere quello che è sufficiente sapere.

      La tua matematica? Spesso si sbaglia approccio nell’insegnarla.
      E’ un pò come la luce. Ha due aspetti: tecnico e comunicativo. Come le lingue . Si imparano i vocaboli e poi attraverso di essi si comunica. La differenza è che mentre per le lingue puoi imparare i vocaboli alla rinfusa, la matematica è una successione di nozioni logiche e concatenate, se ne salti qualcuna non capisci più nulla. Ti ricordi il latino?
      Eppoi è anche questione di applicazione. Ai miei tempi dell’università si faceva veramente fatica a capire la meccanica quantistica, e non eravano sprovveduti in matematica.
      Lo stesso Einstein non era un fenomeno in matematica pur conoscendo la matematica. Lui andava oltre.
      Un caro saluto

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    • MARGHIAN ha detto:

      Mi intrometto. Liu’, la matematica dove prendevi “4” forse era quella del mero calcolo (facevo molti errori di calcolo anche io, e spesso prendevo l’insufficienza); ma nella matematica vera e propria, magari, andresti fortissimo – avessi coltivato studi appropriati, cosa che non ho fatto neanche io. Mal comune.. 🙂 -.

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  3. Num3ri ha detto:

    Un nano filo metallico ? immagino sia in oro o palladio o qualche altro metallo nobile.
    Per generare una onda stazionaria pero’ ci vuole un nanofilo “accordato” per quella specifica lunghezza d’onda altrimenti l’onda stazionaria non si genera……
    Sarei curioso di sapere come lo hanno accordato, che gia’ accordare gli specchi di un interferometro e’ un bel casino, e sono manipolabili con normali strumenti, immagino quindi il caos per manipolare un filo di metallo con una sezione di solo alcuni atomi e lungo un multiplo intero della lunghezza d’onda del laser in questione….

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    • bruce ha detto:

      Giuste osservazioni.
      L’articolo non riporta i dettagli dell’esperimento, credo a ragione per una semplice informazione. Sicuramente non tarderanno le pubblicazioni su riviste scientifiche.
      Ovviamente il materiale scelto è determinato dal suo basso indice di rifrazione, che ovviamente dipende anche dallo spessore. Il suo diametro misurato in 0,08*10-3 mm sicuramente ha una giustificazione per confinare le due onde.
      Più interessante sarebbe capire la similitudine di applicazione all’interferometro di Michelson per generare una onda stazionaria.
      Per esempio l’equivalente dello specchio semitrasparente, quello fisso, quello mobile e lo schermo. Soprattutto quello mobile che deve variare di frazioni di lunghezza d’onda per generare la sovrapposizione delle onde.

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  4. Num3ri ha detto:

    8 micron ? Allora e’ grosso!! Pensavo a qualcosa di spessore tipo 800 nanometri!
    Quello spessore non e’ un problema da manipolare.
    Si vede che hanno scelto quella dimensione cosi’ che luce possa percorrerlo sia come onda longitudinale che trasversale ( e qui mi puzza di superstringhe😉 ).
    Ma la cosa fondamentale e’ l’idea nuova!🙂

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  5. MARGHIAN ha detto:

    Unendo questo esperimento ad un altro- se cio’ e’ possibile- dove la luce venne “rallentata” di parecchio (se non ricordo male a 60 km al secondo…) , i quanti di luce si possono magari vedere meglio. Ciao.

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    • Num3ri ha detto:

      Ho sentito dire anche io di quell’esperimento, e teoricamente la velocita’ minima potrebbe essere zero. Ma non ricordo se e’ velocità di gruppo ( meglio nota come velocità in senso stretto ) o di fase. Perche’ la velocità di fase hanno cominciata a manipolarla gia’ da diversi anni, facendo passare la luce in mezzi il cui indice di rifrazione e’ diverso. Il problema e’ che non essendo un esperto non so cosa questo possa significare.

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  6. bruce ha detto:

    A proposito di questo fenomeno riportato dall’amico marghian avevo già risposto nel passato.
    Provo a ricordare.
    La velocità della luce dipende dall’inverso della radice quadrata del prodotto della permettività elettrica e la permettività magnetica del vuoto ed è considerata una costante universale.
    In un mezzo che non sia il vuoto i fotoni vengono “naturalmente” rallentati. Quindi niente di speciale.
    Ma l’esperimento dice dell’altro.
    Praticamente sono stati presi due fotoni e fatti correre uno contro l’altro. Il primo libero di muoversi, il secondo “ostacolato” da uno speciale filtro. Il fotone N°1 arriva ovviamente primo.
    Ma la cosa sorprendente è stata che il fotone N°2 continuava la sua velocità rallentata anche dopo aver tolto il filtro.
    Non è chiaro il principio fisico. Gli uomini dell’esperimento ipotizzano che in qualche modo si è modificata la forma dell’onda creando un fascio d’onda più lento.
    A mio avviso non si può più parlare di velocità della luce, ma di altro non ancora noto, magari legata alla meccanica quantistica che prevede la perdita di “pacchetti” di energia della luce collegata alle varie lunghezze d’onda.
    Boh!
    Ciao a tutti.

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  7. MARGHIAN ha detto:

    Non conoscevo i dettagli dell’esperimento. Bella questa cosa dei due fotoni fatti correre uno contro l’altro e del fotone che continua ad andare “piu’ lento” anche dopo aver rimosso l’ostacolo rappresentato dal filtro. Ciao.

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  8. MARGHIAN ha detto:

    Ciao, Num3ri. ” non ricordo se e’ velocità di gruppo ( meglio nota come velocità in senso stretto ) o di fase”. Infatti, questo e’ molto importante. La rivista “newton” parecchi anni fa descrisse in un articolo un esperimento dove la luce “superava se’ stessa”, andando oltre i 300mila chilometri al secondo. E questo grazie all’uso dei “fasci di bessel”. Pero’, un fisico tale Andrea Frova mise in discussione l’esperimento: “nella fase, non si esclude un coportamento superluminare, ma diversa e’ la questione della velocità di gruppo, per quello che mi consta, non è chiaro se si tratti di quella di gruppo..” Ciao.

    Marghian

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