物理学者は2025年の物理学を書き換えるために「暗黒光子」を使用した

今年、研究者チームが光の性質に関する実験の根本的な新しい解釈を提唱したことで、量子論の中核となる教義が危機に瀕した。

新しい研究の中心となったのは二重スリット実験で、この実験は 1801 年に物理学者トーマス・ヤングによって初めて行われ、光が波のように振る舞うことを確認するために使用されました。古典的には、粒子であるものが波になることは決してあり得ませんし、その逆も同様ですが、量子の領域では、この 2 つは相互排他的ではありません。実際、すべての量子物体は、いわゆる波動粒子の二重性を示します。

何十年もの間、光はその代表的な例であると思われていました。実験では、光が時には光子と呼ばれる粒子として、時にはヤングが見たような効果を生み出す波として振る舞うことが示されました。しかし、今年初めに、 セルソ ヴィラス ボアス ブラジルのサンカルロス連邦大学の博士らは、二重スリット実験の解釈を提案しました。 光子のみが関与する、光の二重性の波状部分の必要性を効果的に排除します。

後 新しい科学者 この研究について報告すると、その研究チームにはこの研究に興味を持った多くの同僚から連絡があり、それ以来非常に広く引用されるようになった、とヴィラス・ボアス氏は述べています。それに関する 1 つの YouTube 動画は 70 万回以上再生されました。 「私は日本、スペイン、ここブラジルなど、非常に多くの場所でこの件について講演するよう招待されました」と彼は言う。

古典的な二重スリット実験では、隣接する 2 つの狭いスリットを持つ不透明なバリアがスクリーンと光源の間に配置されます。光はスリットを通過してスクリーン上に落ち、その結果、古典的な干渉として知られる明るい縦縞と暗い縦縞のパターンが表示されます。これは通常、光波が 2 つのスリットから溢れ出て、スクリーンで互いに衝突する結果として説明されます。

研究者らはこの図を捨て、光子のいわゆるダーク状態、つまり他の粒子と相互作用できないため画面が光らない特殊な量子状態に目を向けた。これらの州が暗い縞模様を説明しているため、光波を呼び出す必要はなくなりました。

これは、量子物理学における光の最も一般的な見方からの顕著な逸脱です。 「多くの教授たちが私にこう言いました。『あなたは私の人生において最も基本的なことに触れている。私は最初からこの本による干渉を教えてきたのに、今では私が教えたことはすべて間違っていると言っているのだ』とヴィラス＝ボアスは言う。同氏によると、同僚の中には新しい見解を受け入れた人もいたという。完全に懐疑的ではないにしても、慎重に興味をそそられた人たちもいた。 新しい科学者の報告は、この研究が最初に公になったときに明らかになった。

そしてヴィラス・ボアスはそれ以来、フォトンの暗黒状態に関するいくつかの新たな意味を調査するために忙しくし続けた。たとえば、彼と彼の同僚の数学的分析により、太陽や星から来る光などの熱放射は、そのエネルギーのかなりの部分を運ぶ暗い状態になる可能性があるが、他の物体と相互作用しないため、そのエネルギーはある意味隠蔽されていることが明らかになりました。これは実験で検証できます。 空洞に原子を配置する そこでは光との相互作用を正確に監視できるとヴィラス・ボアス氏は言う。

同氏のチームによる干渉の再解釈により、波が直接重なっていない場合でも干渉したり、機械波と電磁波が干渉したりするなど、一見不可能に見える現象も理解できるようになったという。いずれの場合でも、波動モデルを残して明るい光子状態と暗い光子の状態を優先することで、新たな可能性が開かれます。 Villas-Boas は、これらの発見のいくつかを使用して、新しいタイプの光駆動スイッチやデバイスを構築することさえ想像できます。 特定の種類の光に対して透明。

彼の見解では、これらの研究はすべて、量子物理学に関する基本的な真実に関連しています。つまり、量子物体が検出器などとどのように相互作用するかを記述せずに量子物体について議論することは不可能です。 測定器暗いことも含めて。 「私の考えでは、これは新しいことではありません。これは量子力学がすでに私たちに言い聞かせていることです」とヴィラス・ボアスは言う。