Elektroner og fotoner forbundet i et elektronmikroskop: det vil ændre kvanteverdenen

For at forbedre kvanteteknologien har videnskabsmænd ofte brug for individuelle partikler såsom fotoner

(elementære partikler af lys) med særlige egenskaber. Men det er ikke så enkelt, så fysikere har udviklet en ny metode, der samtidig genererer to separate partikler som et par.

De tilsluttede med succes separat gratiselektroner og fotoner i elektronmikroskopet. I et eksperiment på universitetet i Göttingen passerer en elektronmikroskopstråle gennem en indlejret optisk chip fremstillet ved det schweiziske føderale teknologiske institut i Lausanne. Chippen består af en fiberoptisk forbindelse og en ringformet resonator, der akkumulerer lys ved at holde fotoner, der bevæger sig i en cirkel.

Når en elektron spredes i en oprindelig tomresonator, genereres en foton. I processen mister elektronen nøjagtig lige så meget energi, som det kræver, for at en foton kan skabes ud fra stort set ingenting i resonatoren. Som et resultat interagerer to partikler og kombineres og danner et par. Den forbedrede målemetode gjorde det muligt for fysikere nøjagtigt at bestemme de involverede individuelle partikler og deres samtidige manifestation.

Med et elektron-foton-par skal fysikere målekun én partikel for at få information om energiindholdet og den andens tidsmæssige udseende. Så forskere kan bruge én kvantepartikel i et eksperiment og samtidig bekræfte dens tilstedeværelse ved at detektere en anden partikel i forstadiekredsløbet. En sådan funktion vil ændre kvanteteknologier ved at forbedre dem.

Metoden vil ændre elektronmikroskopi. Inden for kvanteoptik forbedrer sammenfiltrede par af fotoner allerede billeder. Sådanne begreber kan nu udforskes med elektroner.

Læs mere:

USA designede en fusionsreaktor. Det kan varme op til en milliard grader

Rekordkoronal masseudslyngning ved Betelgeuse er 400 milliarder gange større end solen

I Australien, skabt et laboratorium, der vil genoplive pungdyret ulv