Fantasztikus kísérletet végeztek magyar kutatók

A fizikusokat évszázadokon át foglalkoztatta a kérdés, milyen természetű valójában a fény: elsősorban hullámnak vagy inkább részecskék összességének tekinthető? Ez a vita már a XVII. században kibontakozott. Newton inkább abban hitt, hogy a fény részecskékből áll, Huygens viszont hullámként képzelte azt el.

A XIX. századi felismerés, miszerint a fény elektromágneses hullám, eldönteni látszott a vitát. A fényelektromos hatás észlelése azonban zavart okozott, hiszen a kutatók észrevették, hogy a fény fémfelületekről elektronokat tud kiszakítani, ami a részecsketermészetre utal.

Ez a hatás elsősorban azonban nem a fény erősségétől, hanem sokkal inkább a hullámhosszától függ. Einstein 1905-ben írta le híres fényelektromos formuláját, amelyért 1921-ben elnyerte a Nobel-díjat. Egyenletében egyértelműen megjelenik a fény részecskéinek, az úgynevezett fotonoknak az energiája, a magyarázat pedig számtalan igazolást nyert az azóta eltelt 120 évben.

Magyar kutatói siker

A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpontban olyan lézeres kísérleteket végeztek, amelyekben kirajzolódik a fény kettős természete: amikor nanorészecskékkel lép kölcsönhatásba, a lézerfény részecskeként és hullámként viselkedve kelt elektronokat − írja a HUN-REN.

A fizikusuk budapesti kísérleteikben femtoszekundumos (10 a mínusz 15-en másodperces) lézerfény-felvillanásokkal szakítottak ki elektronokat arany nanorészecskékből, majd megmérték az így kilépő elektronok mozgási energiáját.

A lézerfény erősségének nagyon finom hangolásával találtak egy olyan tartományt, amelyen belül a lézerfény elsősorban részecskeként hat az elektronokra, ezt hívják sokfotonos emissziónak. Ugyanennél a fényintenzitásnál azonban másként viselkedő elektronokat is észleltek, amelyekre a lézerfény elektromágneses hullámként hatott (újraszóródó elektronok).

Az infravörös lézeren alapuló kísérletnek az volt a szépsége, hogy a fény kétféle viselkedését egy kísérleten belül egyértelműen láttuk

– foglalta össze ezt az eredményt Dombi Péter, a Wigner FK Ultragyors Nanooptika Kutatócsoportjának vezetője.

Bánhegyi Balázs doktorandusz, a cikk első szerzője hozzátette: „Ez az eredmény azt is mutatja, hogy az alapkutatások során elég mélyre pillantva a már teljességgel ismertnek vélt fizikai folyamatokról is mindig lehet valami újat felfedezni, ami sok motivációt jelent a kutatások folytatásához.”

A budapesti kutatók eredményeit leíró közlemény a rangos Physical Review Letters folyóiratban jelent meg. A kísérletekhez a szegedi ELI Lézeres Kutatóintézet Nanofabrikációs Laboratóriuma is hozzájárult speciálisan megtervezett nanorészecskék előállításával.