Eksisterer lys i partikel eller bølgeform? Dette fundamentale spørgsmål har generet forskere i årtier, fordi lyset umiddelbart virker til at være begge dele.

Indtil nu har eksperimenterne dog kun kunne påvise, at lyset opførte sig enten som en partikel eller som en bølge – aldrig som begge dele på én gang.

Men nu er det lykkedes: Med en ny type eksperiment har forskere fra Bristol University i England for første gang afsløret, at lys både kan opføre sig som en bølge og som en partikel på samme tid. Det skriver LiveScience.

(Læs også: 'Glas kan smelte ved hjælp af kvante-vibrationer' og 'Kvantecomputere rykker tættere på')

Denne opdagelse lægger en helt ny dimension til vores hidtidige opfattelse af lysets sande natur og kan hjælpe os med at blive klogere på kvanteverdenen i øvrigt.

Debatten om lys går tilbage til Newton

Debatten går helt tilbage til Isaac Newtons tid. Han mente, at lyset bestod af partikler.

James Clerk Maxwell fremlagde til gengæld sin teori om elektromagnetisme, hvilket forenede kræfterne bag elektricitet og magnetisme og afhang af en model, hvori lyset var en bølge.

I 1905 forklarede Albert Einstein den fotoelektriske effekt ud fra ideen om, at lyset var lavet af partikler kaldet fotoner – denne opdagelse vandt han Nobelprisen i fysik for.

Lys kan eksistere to steder på én gang

Denne illustration viser lysets dobbelte natur - i et nyt eksperiment har engelske forskere påvist, hvordan lyset både kan være en bølge og en partikel på samme tid. (Foto: S. Tanzilli, CNRS)

Afhængigt af, hvilken type eksperiment man bruger, vil lys, og alle andre partikler, opføre sig enten som en partikel eller som en bølge.

Nu, for første gang, har forskere udarbejdet en ny form for måleapparat, som både kan måle bølge- og partikelopførsel på samme tid. Apparatet bygger på en underlig kvanteeffekt ved navn ’ikke-lokalitet’, som dybest set betyder, at et partikel kan eksistere to steder på én gang.

»Måleapparatet opfangede stærk ikke-lokalitet, hvilket bekræftede, at fotonet opførte sig både som en bølge og som en partikel i vores eksperiment,« udtaler fysikeren Alberto Peruzzo fra Bristol Universitet, England, i en pressemeddelelse.

Han er hovedforfatter på det nye studie, som er udkommet i det anerkendte tidsskrift Science.

Partikel-bølge-dualitet

I virkeligheden er der god fornuft i tanken om, at lys både er en partikel og en bølge.

Faktisk synes det samme at være sandt for alle subatomare partikler, inklusive elektroner og kvarker og endda den nyfundne Higgs-partikel.

Ideen kaldes for partikel-bølge-dualitet og er en fundamental del af teorien bag kvantemekanik. Det er bare aldrig før lykkedes at påvise, at det faktisk var sådan, det forholdt sig.

I videoen øverst i artiklen kan du se en kvantevideo, som er udarbejdet af forskerne bag det nye studie.