"Ötven évnyi tûnôdés nem hozott közelebb ahhoz, hogy megválaszolhassam a kérdést: "Mi a fény kvantumja?" Manapság minden gazember azt hiszi, hogy ô tudja a választ – de tévednek."
Albert Einstein levele Michel Bessonak, 1951.
|
Egy hullám és egy részecske sétáltak kéz a kézben Mindkettô azt kérdezte: Te vagy én vagy én vagyok te? |
Itt van ez a furcsaság a fénnyel kapcsolatban. Valóban kemény fejtörô, ami hosszú ideig foglalkoztatta a legjobb fizikusokat. Részecske a fény, vagy hullám?
Newton, aki igazán sokat foglalkozott ezzel a kérdéssel, a fényt részecskék áradatának tartotta – és ez a kép általános volt kb. 1800-ig. De a 19. században a fizikusok úgy találták, hogy a fény inkább úgy viselkedik, mint a víz- vagy hanghullámok, így a másik kép vált elfogadottá. Azután 1905-ben jött Einstein cikke a fényelektromos hatásról. Az ô magyarázata szerint a fény diszkrét energiaadagokként kezelhetô – ezek az energiacsomagok késôbb a foton nevet kapták – és egyetlen, kellôen nagy energiájú foton is elegendô ahhoz, hogy kiüssön egy elektront az atomi pályájáról. Ez a kinyilatkoztatás, amely megnyitotta a kvantummechanikához vezetô utat – és Einsteinnek Nobel-díjat hozott –, vezetett oda, hogy ma a fényt már sem részecskének, sem hullámnak nem tekintik, hanem egyszerre mindkettônek.
Einstein magyarázata a fényelektromos hatásra kiállta az idôk próbáját. Mint ahogy Joseph H. Eberly, a University of Rochester fizikusa mondja: "Bámulatos, hogy egy ilyen egyszerû, bár forradalminak számító elmélet 75 éven keresztül minden változtatás nélkül megállta a helyét".
Azonban 1980 körül egyes nagyenergiájú lézerrel végzett atomfizikai kísérletek arra az eredményre jutottak, hogy egyes elektronok az Einstein-elmélet által megjósoltnál nagyobb energiával lépnek ki az atomból. A kísérleti eredmények jobb megértéséhez Eberly és kollegái, Juha Javanainen (jelenleg a University of Connecticut kutatója) és Qichang Su, valamint a Lawrence Livermore National Laboratory K.C. Kulander által vezetett csoportja kifejlesztettek egy módszert, amely képes ezen kísérletek szimulálására. Jelenleg a kutatók a módszerük segítségével még a kísérletek által elért határoknál is tovább tudnak menni – és amit találtak, az a feje tetejére állítja az Einstein-elméletet. "Mindenki azt várná, hogy nagyobb lézerintenzitással könnyebb leszakítani az elektront az atomról. Mi ellenben azt találtuk, hogy egy adott ponton túl pont az ellenkezôje történik – azaz az elektron egyre inkább az atomban marad" mondja Eberly.
Eberlyék szimulációi, amelyeket a Pittsburgh Supercomputing Center CRAY C90-es gépén végeztek, azt mutatják, hogyha egy hidrogénatomot szuperintenzív lézerfénnyel világítanak meg, akkor az elektron csapdába esik. A lézer által "megcsapott" elektron továbbra is az atom körül mozog, bár az energiája nagyobb annál, mint ami ahhoz kellene, hogy kiszabaduljon. A lézer tere elég erôs ahhoz, hogy az elektront a saját befolyása alá kerítse, így az atom, ahelyett hogy elvesztené az elektront és így ionizálódna, inkább stabilizálódik.
[ Vissza a válogatás listájára ]