Por primera vez, los físicos han capturado una imagen clara de átomos individuales comportándose como una onda.
La imagen muestra puntos rojos nítidos de átomos fluorescentes que se convierten en manchas borrosas de paquetes de ondas, una impresionante demostración de la idea de que los átomos existen como partículas y como ondas, una de las piedras angulares de la física. Mecánica cuántica.
Los científicos que inventaron la tecnología de imágenes publicaron sus hallazgos en un servidor de preimpresión. arXivpor lo que su investigación aún no ha sido revisada por pares.
«La naturaleza ondulatoria de la materia sigue siendo uno de los aspectos más sorprendentes de la mecánica cuántica», escribieron los investigadores en su artículo. Añaden que su nueva técnica se puede utilizar para obtener imágenes de sistemas más complejos, lo que permitirá comprender algunas cuestiones fundamentales de la física.
Fue propuesto por primera vez por el físico francés Louis de Broglie en 1924 y ampliado por Erwin Schrödinger. después de dos añosLa dualidad onda-partícula establece que todos los objetos de tamaño cuántico, y por tanto toda la materia, existen como partículas y como ondas al mismo tiempo.
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Los físicos suelen interpretar la famosa ecuación de Schrödinger en el sentido de que los átomos existen como paquetes de probabilidad en forma de ondas en el espacio, que luego colapsan en partículas separadas cuando se observan. Aunque resulte desconcertantemente contradictorio, esta extraña propiedad del mundo cuántico se ha observado muchas veces. experimentos.
Para visualizar esta misteriosa dualidad, los físicos primero enfriaron átomos de litio Temperaturas cercanas al cero absoluto Bombardeándolo con fotones, o partículas de luz, de un láser para privarlo de su impulso. Una vez que los átomos se enfrían, más rayos láser los atrapan dentro de una red óptica como rayos discretos.
A medida que los átomos se enfriaban y quedaban confinados, los investigadores apagaban y encendían periódicamente la red óptica, expandiendo los átomos desde un estado confinado, casi de partícula, a un estado similar a una onda, y luego nuevamente.
Una cámara microscópica registró la luz emitida a medida que los átomos crecían y se contraían entre cada estado, creando una imagen de puntos de partículas nítidos dentro de manchas onduladas que mostraban perfectamente la ecuación de Schrödinger.
«Este método de obtención de imágenes consiste en reiniciar la red para proyectar cada paquete de ondas en un pozo y convertirlo nuevamente en una partícula; ya no es una onda», coautor del estudio. Tariq explicaDijo a WordsSideKick.com el físico del Centro Nacional Francés de Investigación Científica y de la École Supérieure de París. «Se puede ver nuestro método de obtención de imágenes como un medio para muestrear la intensidad de la función de onda, no muy diferente de los píxeles de una cámara CCD». Una cámara CCD es un tipo popular de cámara digital que utiliza un dispositivo de carga acoplada para capturar sus imágenes.
Los científicos dicen que esta imagen es sólo una simple demostración. Su próximo paso será utilizarlo para estudiar sistemas de átomos que interactúan fuertemente y que aún no se comprenden bien.
“El estudio de estos sistemas podría mejorar nuestra comprensión de estados exóticos de la materia, como los que se encuentran en el núcleo de la materia extremadamente densa Estrellas de neutroneso plasma de quarks-gluones que se cree que existió poco después de su aparición la gran explosión“Dijo Yafsah.
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