کوی دانش - kooy

برای اولین بار: تصویری از نور که هم به صورت موج و هم ذره ثبت شده است

برای اولین بار: تصویری از نور که هم به صورت موج و هم ذره ثبت شده است
20 اسفند
21:00 1393
نور همزمان هم الگویی ازموج و هم نسبت های انرژی ذره ای را نشان می دهد. سال 1905 بود که آلبرت انیشتین توضیحی برای اثر فوتوالکتریک ارائه داد (که عبارت است از: ساطع شدن الکترون از فلزات مختلف به هنگام افکنده شدن نور روی آنها)، وی اظهار داشت که یک پرتو نور صرفا موجی از تشعشع الکترو مغناطیسی نیست، بلکه از بسته های انرژی مجزایی ساخته شده که فوتون نامیده می شوند. هرچند که این گفته یکی از اصول قدیمی فیزیک محسوب شده و مورد قبول همه است، اما تاکنون آزمایشی صورت نگرفته که مستقیما این دوگانگی موج/نور را مورد بررسی قرار داده باشد.

به تازگی محققان شاغل در دانشگاه پلی تکنیک فدرال لوزان در سوییس (EPFL) ادعای ثبت تصویری از پدیده یادشده را برای اولین بار مطرح کرده اند.

به منظور ثبت این تصویر، تیمی از محققان که سرپرستی آنها را پرفسور فابریزیو کاربونه در EPFL به عهده داشته است آزمایشی را با استفاده از الکترون ها به انجام رسانده تا  از نور عکس برداری نمایند.

 در اصل، تیم یادشده از پالس های بسیار کوتاه (فمتوثانیه ای) لیزر استفاده کرده که روی نانوسیم بسیار کوچکی از جنس نقره هدایت شده و روی لایه گرافن به حالت تعلیق درآمدند. لایه گرافن به عنوان جداکننده الکتریکی (یا عایق گرافن فلز) عمل کرد. نور لیزر انرژی را به داخل سیستمی تزریق کرد که سپس مستقمیا بر روی ذرات باردار روی نانوسیم اثر گذاشته و موجب  لرزش آنها و در نتیحه بروز واکنشی در نانوسیم به نام نانوآنتن پلاسمونیک نیمه 1D  شد.

به بیان ساده تر، نانوسیم در نقش آنتن بسیار کوچکی ظاهر شد که الگوهای تشعشعی را به واسطه تحریک لیزری دریافت شده ایجاد می نمود، سپس نور لیزر بین دو منتهی الیه نانو آنتن جلو و عقب رفته  و با انجام این کار، موج پایداری را از پلاسمون پولاریتون ها (موج های الکترومغناطیسی که بر روی سطح عایق فلزی یا  اینترفیس فلز-هوا حرکت می کنند) در سیم ایجاد کرد.

به بیان ساده می توان گفت اتفاقی که افتاده اینست که نور در امتداد سیم در دو مسیر متضاد حرکت کرده است و وقتی این نورها در میانه سیم به هم برخورد کرده و همدیگر را دفع نمودند، همدیگر را به صورت مقطعی قطع کرده و موج جدیدی را شکل دادند که ظاهرا در محل به حالت راکد قرار داشته است. این موج، که دور تا دور نانوسیم  تشعشع داشته است، سپس بدل به منبع نوری شد که در آزمایش از آن استفاده گردید.

سپس، محققان رشته ای از الکترون ها را به داخل میدان تشکیل شده در اطراف نانوسیم ارسال کردند و از آنها برای تصویربرداری از موج نور ایستا بهره گرفتند، یعنی الکترون ها با فوتون های انفرادی  برخورد نمودند و در نتیجه برخورد یادشده، یا بر سرعتشان افزوده شد (انرژی بدست آوردند) یا از سرعتشان کاسته شد (انرژی از دست دادند).

سپس  تیم یادشده از فیلتر تصویربرداری برای انتخاب تنها آندسته از الکترون هایی بهره گرفت که انرژی کسب کرده بودند و UTEM  یا (میکروسکوپ الکترونی انتقال فوق سریع) را روی آنها متمرکز نمودند تا هرجایی که تغییری در وضعیت انرژی رخ داده بود از آن تصویر تهیه نمایند، در نتیجه موج ایستا در قالب عکس ثبت شد و ساختار فیزیکیِ ماهیت موجی نور را مرئی نمود. 

همزمان، این آزمایش ماهیت ذره ای نور تصویربرداری شده را نیز نشان داد، زیرا ثابت شد که تغییر در سرعت برخورد الکترون ها و فوتون ها نشان دهنده تبادل  "بسته های" انرژی (کوانتا) بین الکترون ها و پروتون ها می باشد. پس می توان نتیجه گرفت که نور روی نانوسیم، همزمان به صورت ذره نیز عمل می کرده است.

 پرفسور کاربونه می گوید: "این آزمایش نشان داد که برای اولین بار در تاریخ می توان مستقیما از مکانیزم های کوانتومی و ماهیت متناقض آن تصویر تهیه کرد".

 به علاوه پرفسور کاربونه عقیده دارد که این تجربه نه تنها مشاهدات عینی از دوگانگی موجی/ذره ای نور را به تصویرمی کشد ، بلکه گام دیگری است به سوی تحقق دادن ابزارهای کوانتومی مبتنی بر نور و فناوریهای آینده.

وی می گوید: "اینکه امکان تصویربرداری و کنترل پدیده  کوانتومی در ابعاد نانومتری مانند آزمایش کنونی وجود دارد، مسیر جدیدی را پیش پای محاسبات کوانتومی می گشاید." 

تحقیق یادشده، به صورت یک پروژه همکاری بین لابراتوار انتشار الکترونی و میکروسکوپی  فوق سریع EPFL، دپارتمان فیزیک دانشگاه ترینیتی (آمریکا) و شعبه علوم زندگی و فیزیک کتابخانه ملی لاورنس لیورمور انجام گرفته است.

 نتایج تحقیق به تازگی در ژورنال Nature Communications به چاپ رسیده است.

 ویدئویی که در انتهای خبر می آید، مراحل آزمایش را به صورت ترسیم شده نشان می دهد. 

 

لطفا صبر کنید ...

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
Google Glass می تواند تمامی اعلان های گوشی را به شما نشان بدهد

Google Glass می تواند تمامی اعلان های گوشی را به شما نشان بدهد

کاربرانی که از Google Glass Explorers تولید شده توسط گوگل استفاده کنند، به زودی قادر خواهند بود تا تمام اعلان های تلفن خودشان را (نه فقط اعلان های متعلق به اپ های سازگار)، درست روی ِ شیشه عینک یادشده مشاهده کنند. این همان ویژگی است که به همراه Android Wear عرضه می شود و پلت فورم یاد شده را قادر می سازد تا تمام اعلان ها را به ساعت های هوشمند انتقال دهد و دیگر لزومی به بیرون آوردن تلفن از جیب نیست، مگر اینکه کار واقعا مهمی در میان باشد.

مطالعه متن کامل
جواهر هوشمند زمانی که شخص مورد حمله قرار گرفته باشد برای کمک تماس می‌گیرد.

جواهر هوشمند زمانی که شخص مورد حمله قرار گرفته باشد برای کمک تماس می‌گیرد.

اسپری‌های فلفل و مهارت دفاع از خود، ابزار‌های مفیدی برای محافظت از خود در برابر حملات خشونت‌آمیز هستند. گروه Roar معتقد است که زنان نباید سبک زندگیِ خود را برای احساس امنیت تغییر دهند. آنها دستگاهی هوشمند اختراع کرده‌اند که می‌توان آن را مثل جواهر به گردن انداخت و زمانی که فرد دچار مشکل می‌شود به عزیزان او هشدار می‌دهد.

مطالعه متن کامل
Impossible، دوچرخه الکتریکی تاشو که در کوله پشتی شما جا می شود

Impossible، دوچرخه الکتریکی تاشو که در کوله پشتی شما جا می شود

اخیرا، محصولات تاشوی کم حجم و دوچرخه های الکتریکی، هردو به بستر تازه و گسترده ای برای بروز نوآوری و خلاقیت مهندسان و طراحان تبدیل شده اند. اما نظرتان درباره ی دوچرخه ای تاشو و الکتریکی چیست؟ Impossible دوچرخه ای که ساخت آن برای تیمی از مهندسین چینی 3 سال طول کشیده است. این دوچرخه، پس از تا شدن، حتی در یک کوله پشتی معمولی جا می شود و در جاده، به لطف موتور Brushless الکتریکی خود (موتوری سنکرون که توسط یک منبع برق DC تغذیه می شود)، می تواند به سرعت 20 کیلومتر بر ساعت برسد.

مطالعه متن کامل
تصویرسازی: یخ پایان تابستان دریای قطب شمال ممکن است در انتهای قرن 21 به کلی ذوب شود

تصویرسازی: یخ پایان تابستان دریای قطب شمال ممکن است در انتهای قرن 21 به کلی ذوب شود

احتمال ذوب یخ پایان تابستان دریای قطب شمال در انتهای قرن 21

مطالعه متن کامل
خودروی بی سرنشین فورد برای جهت یابی در تاریکی از لیدار (LiDAR) استفاده می کند

خودروی بی سرنشین فورد برای جهت یابی در تاریکی از لیدار (LiDAR) استفاده می کند

تست های فورد نشان می دهد استفاده از لیدار برای یکی از خودروهای تحقیقاتی بی سرنشین این شرکت به منظور جهت یابی در تاریکی کافی است.

مطالعه متن کامل