【光学】世界で初めて「光」の粒子と波の性質を同時に撮影することに成功
2015年03月13日
- カテゴリ：サイエンス
1: Mogtan ★＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 21:58:35.35 ID:???.net
http://gigazine.net/news/20150303-light-particle-wave/
光は「粒子」の性質と「波」の性質を併せ持っていますが、これまでは同時に観測できなかったこの両方の性質を、
スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームが世界で初めて電子顕微鏡で撮影することに成功しました。
そのすごい写真がコレ。
c 2015 EPFL
といっても、何がどうすごいのかがとてもわかりづらいわけですが、なぜこれを撮影するのがそんなにすごいこと
なのか、どのようにして撮影したのかをEPFLがアニメーションムービーで解説していて、これを見れば事情がわりと
簡単に把握できます。
Two-in-one photography: Light as wave and particle! - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=mlaVHxUSiNk&hd=1
アインシュタインといえば「特殊相対性理論」「一般相対性理論」などで知られる20世紀の物理学者です。19世紀末まで
「光は波である」という考え方が主流でしたが、それでは「光電効果」などの説明がつかなかったところに、アインシュタインは
「光をエネルギーの粒子(光量子)だと考えればいい」と、17世紀に唱えられていた粒子説を復活させました。
この「光量子仮説」による「光電効果の法則の発見等」でアインシュタインはノーベル物理学賞を受賞しました。
その後、時代が下って、光は「波」と……
「粒子」の、両方の性質を持ち合わせていると考えられるようになりました。
しかし、問題は光が波と粒子、両方の性質を現しているところを誰も観測したことがない、ということ。
そこでEPFLの研究者が考えた方法がコレです。まず直径0.00008mmという非常に細い金属製のナノワイヤーを用意し、
そこにレーザーを照射します。
ナノワイヤー中の光子はレーザーからエネルギーを与えられ振動し、ワイヤーを行ったり来たりします。
光子が正反対の方向に運動することで生まれた新たな波が、実験で用いられる光定在波となります。
普段、写真を撮影するときはカメラのセンサーが光を集めることで像を結んでいます。
では、光自体の撮影を行いたいというときはどうすればいいのか……？
光は「粒子」の性質と「波」の性質を併せ持っていますが、これまでは同時に観測できなかったこの両方の性質を、
スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームが世界で初めて電子顕微鏡で撮影することに成功しました。
そのすごい写真がコレ。
c 2015 EPFL
といっても、何がどうすごいのかがとてもわかりづらいわけですが、なぜこれを撮影するのがそんなにすごいこと
なのか、どのようにして撮影したのかをEPFLがアニメーションムービーで解説していて、これを見れば事情がわりと
簡単に把握できます。
Two-in-one photography: Light as wave and particle! - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=mlaVHxUSiNk&hd=1
アインシュタインといえば「特殊相対性理論」「一般相対性理論」などで知られる20世紀の物理学者です。19世紀末まで
「光は波である」という考え方が主流でしたが、それでは「光電効果」などの説明がつかなかったところに、アインシュタインは
「光をエネルギーの粒子(光量子)だと考えればいい」と、17世紀に唱えられていた粒子説を復活させました。
この「光量子仮説」による「光電効果の法則の発見等」でアインシュタインはノーベル物理学賞を受賞しました。
その後、時代が下って、光は「波」と……
「粒子」の、両方の性質を持ち合わせていると考えられるようになりました。
しかし、問題は光が波と粒子、両方の性質を現しているところを誰も観測したことがない、ということ。
そこでEPFLの研究者が考えた方法がコレです。まず直径0.00008mmという非常に細い金属製のナノワイヤーを用意し、
そこにレーザーを照射します。
ナノワイヤー中の光子はレーザーからエネルギーを与えられ振動し、ワイヤーを行ったり来たりします。
光子が正反対の方向に運動することで生まれた新たな波が、実験で用いられる光定在波となります。
普段、写真を撮影するときはカメラのセンサーが光を集めることで像を結んでいます。
では、光自体の撮影を行いたいというときはどうすればいいのか……？
2: Mogtan ★＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 21:59:16.95 ID:???.net
光があることを示せばいい、ということでナノワイヤーに向けて電子を連続で打ち出すことにします。
運動中の光子
そこに電子がぶつかると、光子は速度を上げるか落とすかします。
変化はエネルギーのパケット、量子として現れます。
それを顕微鏡で確認すれば……
「ややっ、見えるぞ！」
そうして撮影されたのが左側に掲載されている、世界で初めて光の「粒子」と「波」の性質を同時に捉えた写真である、
というわけです。
実際に撮影した仕組みはこんな感じ
なお、以下にあるのが撮影するのに成功した顕微鏡の実物です
<参照>
The first ever photograph of light as both a particle and wave
http://actu.epfl.ch/news/the-first-ever-photograph-of-light-as-both-a-parti/
Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150302/ncomms7407/full/ncomms7407.html
The first ever photograph of light as a particle and a wave | EurekAlert! Science News
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-03/epfd-tfe030115.php
運動中の光子
そこに電子がぶつかると、光子は速度を上げるか落とすかします。
変化はエネルギーのパケット、量子として現れます。
それを顕微鏡で確認すれば……
「ややっ、見えるぞ！」
そうして撮影されたのが左側に掲載されている、世界で初めて光の「粒子」と「波」の性質を同時に捉えた写真である、
というわけです。
実際に撮影した仕組みはこんな感じ
なお、以下にあるのが撮影するのに成功した顕微鏡の実物です
<参照>
The first ever photograph of light as both a particle and wave
http://actu.epfl.ch/news/the-first-ever-photograph-of-light-as-both-a-parti/
Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150302/ncomms7407/full/ncomms7407.html
The first ever photograph of light as a particle and a wave | EurekAlert! Science News
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-03/epfd-tfe030115.php
4: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 22:09:10.75 ID:Z4/ZXB8J.net
光が粒子と波の性質を持ってるというのがそもそもの間違い
光は目に見えない次元に存在するほうが主で、現世は副次的な物
たとえて言えば、人間の胴体を隠し２つのスリットから両手を出す
この時の両手が現世での光、隠れてる胴体部が光の本体
光は目に見えない次元に存在するほうが主で、現世は副次的な物
たとえて言えば、人間の胴体を隠し２つのスリットから両手を出す
この時の両手が現世での光、隠れてる胴体部が光の本体
11: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 22:27:19.61 ID:Ma+OP6WU.net
>>4
自分は物理全く素人だけど、
空間に微小な多次元の構造があって、
三次元より上の次元で連続的に伝わる波は、
三次元では三次元との交点でのみ点として観測される
みたいな仮説を持っている
自分は物理全く素人だけど、
空間に微小な多次元の構造があって、
三次元より上の次元で連続的に伝わる波は、
三次元では三次元との交点でのみ点として観測される
みたいな仮説を持っている
47: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 21:40:07.14 ID:Nt2EDPyo.net
波と粒子が同時に・・・
ならば近い将来位置と運動量も同時・・・！ってなるのかな
>>4
量子もつれ効果を利用して被写体に光子を当てずともカメラに映し出すことがきた実験に似てる
ならば近い将来位置と運動量も同時・・・！ってなるのかな
>>4
量子もつれ効果を利用して被写体に光子を当てずともカメラに映し出すことがきた実験に似てる
10: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 22:21:42.34 ID:YQ4C6X3V.net
波としての光は定常波の腹のところに多く存在するということでいいのかな？
13: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 22:31:36.69 ID:2xo+PdzH.net
波長が長い短い、がすごくよくわかるな
16: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 22:39:14.80 ID:6wckxOaH.net
26: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 23:51:06.41 ID:GXcbJAJZ.net
2重スリット実験は常識で考えると不思議だけど多次元空間を考えると何ら不思議はないんだよな
今になって多次元を検証するプロジェクトが始まっているが100年前の量子論考えた人たちも内心3次元
より上の世界はあると思ってた思う
今になって多次元を検証するプロジェクトが始まっているが100年前の量子論考えた人たちも内心3次元
より上の世界はあると思ってた思う
28: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 00:31:38.29 ID:txt3UfGa.net
次元を上げると自由度が飛躍的にあがるから、この4次元世界をぴったり説明できる理論が
いくらでも出てくる。逆に合理的な多次元理論があったとしても、4次元に投影する仕方は
いく通りもあるから、なぜこの世界が選ばれたのかを説得するのが難しい。
いくらでも出てくる。逆に合理的な多次元理論があったとしても、4次元に投影する仕方は
いく通りもあるから、なぜこの世界が選ばれたのかを説得するのが難しい。
33: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 03:04:50.75 ID:0ns3UqN5.net
>>28
(´・ω・｀)なんとかなくわかるけど、たいしたことない実験のような気がする
要は二つの光源で2種類の影をつくって同時に写したみたいな感じ？
それぞれの影が、波と粒子の性質をうまく現してる？
(´・ω・｀)なんとかなくわかるけど、たいしたことない実験のような気がする
要は二つの光源で2種類の影をつくって同時に写したみたいな感じ？
それぞれの影が、波と粒子の性質をうまく現してる？
30: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 01:07:30.02 ID:WPrKH+A8.net
新しい時空物理が必要だな
頭のいい人 頼んまっせ！
頭のいい人 頼んまっせ！
31: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 02:10:43.54 ID:B1F9UWiK.net
昔大学で Ｘ線のスリット回折実験したなぁ
34: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 07:40:01.10 ID:E4LaoVja.net
え、この世界って11次元じゃないの
46: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 21:25:46.94 ID:Gk+gOvud.net
>>34
11次元だと超ひも理論がよく説明できるって話かな？
11次元だと超ひも理論がよく説明できるって話かな？
37: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 12:32:16.90 ID:kc5XuqZ9.net
定在波を形成している → 波動である
波長が紫から赤へ変わっていく → コンプトン効果により電子と衝突し、エネギーを失う
ということか？
定在波の腹の位置がズレてないのが気になるが
波長が紫から赤へ変わっていく → コンプトン効果により電子と衝突し、エネギーを失う
ということか？
定在波の腹の位置がズレてないのが気になるが
41: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 18:12:45.27 ID:z4ZoI57E.net
余剰次元の存在自体は、物理学的にはここ何十年かで常識になりつつあるようだけど、
量子が粒子と波の性質を持つことを、これを余剰次元と三次元との関係から誰か詳しく教えて。
上にも少しあるけど、長くてもいいから詳細に教えて。お願いします。
量子が粒子と波の性質を持つことを、これを余剰次元と三次元との関係から誰か詳しく教えて。
上にも少しあるけど、長くてもいいから詳細に教えて。お願いします。
42: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 18:17:08.23 ID:eXeYHNxL.net
>>41
光を初め普通の物質は空間の波って言うのが常識なんだけど
余剰事件って重力の作用を説明するだけの概念で
光子は関係ないはずだよ
光を初め普通の物質は空間の波って言うのが常識なんだけど
余剰事件って重力の作用を説明するだけの概念で
光子は関係ないはずだよ
43: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 19:06:47.68 ID:z4ZoI57E.net
>>42
ありがとう。>>11の説は違うのですか？
あと、物質のもつ質量が重力波として空間に作用しているのではなく、
物質自体が空間の波なのですか？
ありがとう。>>11の説は違うのですか？
あと、物質のもつ質量が重力波として空間に作用しているのではなく、
物質自体が空間の波なのですか？
45: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 20:33:05.34 ID:eXeYHNxL.net
>>43
ttp://irobutsu.a.la9.jp/movingtext/HiggsHS/index.html
詳しいことはここで見てくれ
重力と余剰次元の概念はワープする宇宙って本に書いてある
難しい事は自分で調べろ
ttp://irobutsu.a.la9.jp/movingtext/HiggsHS/index.html
詳しいことはここで見てくれ
重力と余剰次元の概念はワープする宇宙って本に書いてある
難しい事は自分で調べろ
54: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/10(火) 23:55:50.51 ID:hGUTMq61.net
どんどんホログラフィック理論に近づいてきたな
結局、今ある物質は他の次元の投影にすぎないのさ
結局、今ある物質は他の次元の投影にすぎないのさ
55: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/11(水) 00:07:03.81 ID:oBOz2eDF.net
要するにワイヤーの中で「波」を作っているであろう光子を「粒子」的な相互作用で観測したら波っぽい画像が得られた、って事か
60: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/11(水) 01:36:24.64 ID:005m6134.net
光って不思議だよな
質量がなくて宇宙の制限速度で飛べるのに
粒子としての実態がなくてエネルギーだけ
あるんだろ
何者なんだ？
質量がなくて宇宙の制限速度で飛べるのに
粒子としての実態がなくてエネルギーだけ
あるんだろ
何者なんだ？
63: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/11(水) 20:06:01.90 ID:5u+jlmNB.net
光子Photonフォトンという素粒子の集合体が波動状である時、
光と定義されるということだね。
光と定義されるということだね。
5: 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ 2015/03/09(月) 22:10:32.33 ID:JJifMpuC.net
まったくわからん
管理人です！
「光」って不思議がいっぱいですな！
何年か前に光速を超えることができるってニュースになった時はワクワクしましたね。
まあ、結局測定ミスだったわけですが(笑)
ここでは「光速」と「相対性理論」に関連する記事をまとめてみました！
いつの日かタイムトラベルが可能になる未来が来るといいですね。
「光」って不思議がいっぱいですな！
何年か前に光速を超えることができるってニュースになった時はワクワクしましたね。
まあ、結局測定ミスだったわけですが(笑)
ここでは「光速」と「相対性理論」に関連する記事をまとめてみました！
いつの日かタイムトラベルが可能になる未来が来るといいですね。
▼関連記事
光速に疑問があるんだが理系ちょっと来てくれ
相対性理論みたいな発見ってこの先出てくるの？
そもそも「時間」って何なんだろう？
宇宙はなぜ「光速」という制限を作ったのか
そもそも相対性理論って何なの？
「重力は時間の上位概念」←これマジなの？
相対性理論みたいな発見ってこの先出てくるの？
そもそも「時間」って何なんだろう？
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そもそも相対性理論って何なの？
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コメント
日本電子の透過電顕か。さすがだな
>光子は速度を上げる
がよくわからん
光速は一定じゃないの？
がよくわからん
光速は一定じゃないの？
なるほど、わからん もう一杯！！
今日わかったことは
自分の頭が悪いってことだけだよ
自分の頭が悪いってことだけだよ
ひかりのはどう
物理は得意な方だが、なんか >>33 でFAな感じのする実験だな、いまいちピンと来ない
まだ弱観測とかの方がセンスある印象
本職物理屋の人に感想を聞いてみたいな
まだ弱観測とかの方がセンスある印象
本職物理屋の人に感想を聞いてみたいな
この世を作ってるのが光子なのか？
なんか違う気がする
浜辺に打ち寄せる波の盛上がりを捉えた感じなのかな？
>>4とかホログラフィック理論とか
昔から人が薄々気づいていることが将来証明されたら
人間は生きていけるのかな？
グッバイレゾンデートル
昔から人が薄々気づいていることが将来証明されたら
人間は生きていけるのかな？
グッバイレゾンデートル
>>4 氏の流れだと
>2重スリット実験は常識で考えると不思議だけど多次元空間を考えると何ら不思議はないんだよな
ここが困ったことになるね、素直のこの考え方で進めると、それは数個の次元ではなく、無限に枝分かれするツリー構造だからね
>2重スリット実験は常識で考えると不思議だけど多次元空間を考えると何ら不思議はないんだよな
ここが困ったことになるね、素直のこの考え方で進めると、それは数個の次元ではなく、無限に枝分かれするツリー構造だからね
これ分析した結果のイメージ画像の写真でしょ
ロンダ･バーンの引き寄せの法則を唱えてた物理学者の発言は本当なんだな…
これからはその波をどう生かすかだな
これからはその波をどう生かすかだな
※7
そういう考え方もあるよ。「物質のすべては光」おすすめしておきます。
そういう考え方もあるよ。「物質のすべては光」おすすめしておきます。
※９
波状なのが光の波としての性質を捉えた部分で
粒子としての性質は、波自体の構成部分だね
点々が集まっているよ、と言っている
その点は量子で光子とぶつかって出来た粒なんだけれどもね！
実際、どうだかは判らないのだけれど
光は３次元軸で宇宙を示してくれると信じている
宇宙は多次元空間、スレにも書いてある通り多元格子空間と信じている
物質によって軸は固定されるので他の次元は選択出来ず（角度を変えられない）
決まった３つの空間軸による選択経路が作られ空間となっているよ、多分
判りにくい書き方で申し訳ないけれども、つまりクラウド型データ構造だね
波状なのが光の波としての性質を捉えた部分で
粒子としての性質は、波自体の構成部分だね
点々が集まっているよ、と言っている
その点は量子で光子とぶつかって出来た粒なんだけれどもね！
実際、どうだかは判らないのだけれど
光は３次元軸で宇宙を示してくれると信じている
宇宙は多次元空間、スレにも書いてある通り多元格子空間と信じている
物質によって軸は固定されるので他の次元は選択出来ず（角度を変えられない）
決まった３つの空間軸による選択経路が作られ空間となっているよ、多分
判りにくい書き方で申し訳ないけれども、つまりクラウド型データ構造だね
