Het eerste experiment met dubbele spleet werd uitgevoerd in een tijdsdimensie

Voor het eerst hebben natuurkundigen een experiment met dubbele spleet uitgevoerd met spleten in de tijd in plaats van spleten in de ruimte. De spreiding van lichtbundelfrequenties veroorzaakt een overlap in het kleurenspectrum.

Londen, Engeland). In de natuurkunde is het experiment met twee spleten met twee ruimtelijke spleten een van de bekendste. Een straal van atomen, fotonen of elektronen wordt in een spleet met twee spleten gericht. Dan ziet de detector achter de opening een opening met twee spleten van donkere en lichte lijnen, wat aangeeft dat de deeltjes golven zijn die kunnen worden geannuleerd of versterkt.

fysiek Imperial College Londen Ze heeft nu voor het eerst een dubbelspletenexperiment uitgevoerd in tijd in plaats van ruimte. Volgens wat werd gepubliceerd in het gespecialiseerde tijdschrift Natuurfysica Een lichtstraal gaat niet door twee aangrenzende spleten, maar door een spleet die binnen een paar honderd femtoseconden open en dicht gaat. Dit resulteert in twee slots gescheiden door tijd.

Indiumtinoxide (ITO) halfgeleidermateriaal

Om de spleet in een paar honderd femtoseconden te kunnen openen en sluiten, gebruikten de natuurkundigen het halfgeleidermateriaal indiumtinoxide (ITO). Dit materiaal kan zijn reflectiviteit veranderen en van een sterk reflecterende en bijna ondoorzichtige toestand veranderen in een semi-transparante toestand door energie te leveren, bijvoorbeeld door middel van korte laserpulsen.

De wetenschappers stelden de transparante ITO eerst bloot aan infrarood licht met een golflengte van 1.300 nanometer, dat onder een invalshoek van 60 graden op het materiaal werd gericht. De detector ving het gereflecteerde licht op in een tegenovergestelde hoek van 60 graden. Meestal wordt slechts een kleine hoeveelheid straling gedetecteerd omdat het halfgeleidermateriaal transparant is. Alleen tijdens twee korte fasen, spleetfasen genaamd, reflecteert de ITO de invallende straling.

Voer het kleurenspectrum in

Bij een dubbelspletenexperiment met ruimtelijke spleten verandert de stralingsverdeling. Het experiment met dubbele spleet, dat nu in de tijdsdimensie wordt uitgevoerd, heeft echter zijn frequentie veranderd, wat betekent dat het licht naar verschillende golflengten reist. Straling met een brede bandbreedte raakt dus de detector.

“De testlichtstraal wordt spectraal verbreed en onthult nieuwe frequenties tot tien bandbreedtes verwijderd van de oorspronkelijke draaggolffrequentie.”

De dubbele spleet in de tijdsdimensie verandert de kleur van het licht en er ontstaan ​​verschillende gekleurde lichtgolven die op elkaar inwerken. Interferentie versterkt sommige golflengten terwijl andere worden verzwakt of opgeheven. Dit betekent dat er geen patroon van lichte en donkere gebieden in de detector is, maar eerder een reeks frequentieschommelingen.

Het beïnvloedt de breedte van de storende frequentieoscillaties

“Hiermee hebben we de temporele versie van het klassieke experiment met dubbele bundel uitgevoerd. Een lichtstraal die twee keer door een tijdslot wordt geleid, veroorzaakt interferentie in het frequentiespectrum.”

Volgens de metingen verandert het dubbele tijdsverschil de breedte van de overlappende frequentieoscillaties. De zichtbare interferentiebanden worden bepaald door de vorm van de intervallen.

Ons experiment onthult dus meer over de fundamentele aard van licht. Tegelijkertijd zou het als uitgangspunt kunnen dienen voor de ontwikkeling van materialen die licht in ruimte en tijd beheersen.”

Natuurfysica, doi: 10.1038/s41567-023-01993-w