Cztery osoby zginęły w rosyjskich ostrzałach w obwodzie donieckim
Wojna w ukrainie
22:53 25.04.2024
Wiadomości
Pierwszy hologram fotonu. „Udało się go zobaczyć tak szczegółowo, jak nigdy dotąd”
- Cała idea hologramu polega na tym, żeby na podstawie tego, gdzie pada para fotonów, zrekonstruować kształt jednego z nich. W zwykłej holografii odtwarzamy obraz przedmiotu poprzez stworzenie wzoru interferencyjnego na kliszy, później na tę kliszę świecimy wiązką referencyjną, laserową. Obraz nam się odtworzy. My, zamiast interferować światło, interferujemy funkcje falowe pojedynczych fotonów i na podstawie odtwarzania położeń par fotonów zarejestrowanych na tej kamerze, okazuje się, że jesteśmy w stanie powiedzieć coś o kształcie jednego z nich - wyjaśnił mgr Michał Jachura z wydziału fizyki UW.
Fizyka kwantowa
Mgr Michał Jachura opowiedział w „Poranku RDC” o fizyce kwantowej. – Optyka kwantowa na naszym wydziale została zapoczątkowana przez profesora Banaszka, który przywiózł bardzo duży wiedzy ze stażów podoktorskich, między innymi z Oksfordu. Optyka kwantowa jest czymś, co interesowało nas od paru lat. Eksperymenty próbujemy już robić od 10-15 lat – wyjaśnił. – Zaczęliśmy od wytwarzania fotonów, o dobrych właściwościach widmowych, czyli takich, które mają dobry kolor, zdolnych do interferencji. Później zastanawialiśmy się, czy uda nam się zarejestrować interferencję pary fotonów – dodał.
Interferencja
Jachura wytłumaczył, czym jest interferencja. – Interferencja to rodzaj oddziaływania. Na poziomie fotonów, mówiąc kolokwialnie, zachodzi wtedy, gdy dwa fotony wpadną na płytkę światłodzielącą i połączą się w pary. Generalnie zastanawialiśmy się, czy można zarejestrować to za pomocą kamery czułej na pojedyncze fotony. Okazało się, że da się to zrobić. Potem zaczęliśmy zastanawiać się, w jaki sposób urozmaicić ten eksperyment. Okazało się, że to będzie ciekawie, jak spróbujemy zarejestrować taki hologram – powiedział.
Jachura wyjaśnił, czym jest foton. – Foton to jest praktycznie niepodzielna, najmniejsza cząstka światła, jaka w ogóle istnieje. Światło to strumień fotonów. Mechanika kwantowa mówi, że energia może być przekazywana tylko w pewnych określonych porcjach. Najmniejsza porcja energii światła to właśnie foton – powiedział. – Fotonów w świetle jest bardzo dużo. To, czy daje się dostrzec światło zależy od ilości fotonów i natężenia. Oko ludzkie po akomodacji jest w stanie dostrzec bardzo małe ilości, około 100 fotonów. Dużo łatwiej jest zobaczyć światło, kiedy tych fotonów jest milion, miliard. W takiej zwykłej wiązce światła są naprawdę ogromne ilości fotonów – dodał.
Eksperyment
Banaszek opowiedział o początkach badań. – Ten eksperyment wziął się z faktu, że na wydziale został stworzony unikalny układ do pomiaru pojedynczych cząstek światła, czyli fotonów. Ta kamera to unikalne urządzenie, które jest w zaledwie kilku miejscach na świecie, w tym na wydziale fizyki UW. To urządzenie umożliwiło bardzo szczegółową diagnostykę pojedynczych fotonów – wyjaśnił naukowiec. – Urządzenie zostało zbudowane na wydziale. To jest główny projekt Wojtka Wasilewskiego, który używa kamery do innych eksperymentów. Jest to takie narzędzie unikatowe, które powstało u nas. Nie stworzyliśmy go z krzemu. Złożyliśmy z dostępnych elementów – dodał.
Niezwykłe urządzenie
Jachura opowiedział o badaniach. – Najciekawsze w tej kamerze jest to, że nie rejestruje tylko pojedynczych fotonów, ale też pary. Cała idea hologramu polega na tym, żeby na podstawie tego, gdzie pada para fotonów, zrekonstruować kształt jednego z nich. W zwykłej holografii odtwarzamy obraz przedmiotu poprzez stworzenie wzoru interferencyjnego na kliszy, później na tę kliszę świecimy wiązką referencyjną, laserową. Obraz nam się odtworzy. My, zamiast interferować światło, interferujemy funkcje falowe pojedynczych fotonów i na podstawie odtwarzania położeń par fotonów zarejestrowanych na tej kamerze, okazuje się, że jesteśmy w stanie powiedzieć coś o kształcie jednego z nich – wyjaśnił skomplikowany eksperyment.
Banaszek wyjaśnił, dlaczego te odkrycie było takie ważne. – Foton to fundamentalne pojęcie, które przez długi czas było dyskusyjne. Cała historia ma kilkaset lat. Była dyskusja, czy światło to fala i czy składa się z cząstek. Długie lata sugerowano, że to fala. Na początku ubiegłego stulecia okazało się, że ma charakter cząstkowy. To doprowadziło do powstania jednej z najpoważniejszych teorii mechaniki kwantowej, która potrafi w taki łagodny sposób połączyć własności falowe i cząstkowe. Foton jest podstawowym elementem, który obie własności łączy. Nie da się łatwo pojedynczego fotonu podzielić, puszczając go na płytkę szklaną. Przy pomocy prostych operacji nie jest podzielny, ale jeden foton wykazuje własności interferencyjne, które świadczą, że zawiera w sobie własności falowe. Udało się zobaczyć ten jeden foton tak szczegółowo, jak nigdy dotąd – powiedział.
Fotony
Naukowiec powiedział w „Poranku RDC”, że o fotonach jeszcze usłyszymy. – Fotonika jest niesłychanie żywiołowo rozwijającą się dziedziną wiedzy, w bardzo różnych obszarach – zastosowanie w biologii, medycynie. Tomograf optyczny został stworzony przez naszych kolegów w Toruniu. Fotony odgrywają istotną rolę w telekomunikacji. Istnienie internetu to dzięki komunikacji światłowodowej. Pytanie, jak można dużo informacji przesłać światłowodem. Współczesna telekomunikacja optyczna zaczyna dochodzić do tego momentu, kiedy używa się pojedynczych fotonów, jako elementarnych cegiełek. Kolejne pytanie – ile da się zarejestrować informacji w pojedynczym fotonie – podsumował Banaszek.
[caption id="attachment_144966" align="alignnone" width="600"]
fot. RDC[/caption]Źródło:
RDC
Autor:
mb