حتما باید از فیزیک کوانتومی بدانید که نور طبیعت دوگانه دارد. هم رفتار موج مانند دارد و هم ذره ای. آنها در مدرسه به ما آموختند که نور موجی است که در فضای خالی یا دیگر محیط های فیزیکی منتشر میشود و از ذرات بدون جرم تشکیل شده است که “فوتون” نامیده می شوند.
فوتون یک کوانتوم یا به‌عبارتی کم‌ترین مقدار قابل اندازه‌گیری در یک میدان الکترومغناطیسی مانند تابش الکترومغناطیسی (نور و امواج رادیویی) محسوب میشود و همچنین در نقش حامل نیرو برای نیروی الکترومغناطیس نیز عمل می‌کند.
در اینجا ما سعی خواهیم کرد برخی از دلایلی را که چرا فیزیکدانان چنین ابهاماتی را قبول میکنند، خلاصه کنیم. آن ها معتقدند که ماهیت همه چیز پدیده های الکترومغناطیسی است.
به هر حال، ما در اینجا می خواهیم اولا توجه داشته باشیم که نور به صورت جدایی ناپذیری موج-ذره است و البته به نحوی که بیشتر فیزیکدانان ادعا می کنند، رفتار نمی کند.
آنها نور را به عنوان یک موج یا یک ذره به طور متناوب توصیف می کنند، مخصوصاً زمانی که آن را تحت نظر قرار می دهند و در نتیجه آن را اندازه گیری می کنند. من به آزمایش “دو شکاف” اشاره می کنم که بر مبنای توضیح نور به عنوان ذره و موج بود.
امواج و ذرات متحد
ماهیت ذره ای نور اولین بار توسط نیوتون تصدیق شد که می تواند برخی از پدیده ها مانند انعکاس، اثر فوتوالکتریک، اثر کامپتون و تولید زوج را توضیح دهد.
در ادامه نقل قولی از ویکی پدیا:
“اثر فوتوالکتریک یک پدیده ی الکترونیک کوانتومی است که الکترون ها از ماده بعد از گرفتن انرژی از تشعشعات الکترومغناطیسی مانند اشعه ی X یا نور مرئی، جدا می شوند. در این مبحث الکترون های جدا شده را می توان به عنوان فوتوالکترون ها مربوط دانست.”
“اثر کامپتون یا پراکندگی کامپتون، یک پدیده در فیزیک است. در پدیده کامپتون پرتو ایکس در اثر اندرکنش با ماده انرژی خود را از دست داده و از اینرو طول موجش افزایش مییابد. به عبارت دیگر، پراکندگی کامپتون، پراکندگی ناکشسان یک فوتون توسط یک ذره بادار و معمولا الکترون است و باعث کاهش انرژی (افزایش طول موج( فوتون )که ممکن است یک پرتو ایکس یا پرتو گاما باشد) میشود که به اثر کامپتون مشهور است.”
تولید زوج ایجاد یک ذره ابتدایی و ضد ذره آن از یک بوزون خنثی است. نمونه هایی از جمله ایجاد یک الکترون و یک پوزیترون، یک میون و یک آنتی میون یا یک پروتون و یک آنتی پروتون است.
تولید زوج به طور خاص به یک فوتون اشاره می کند که یک جفت الکترون- پوزیترون را در نزدیکی یک هسته ایجاد می کند. به منظور تولید زوج، انرژی ورودی تعامل باید بیش از یک آستانه باشد.
این برای ایجاد زوج یا حداقل انرژی جرم باقیمانده دو ذره لازم است. در این حالت، وضعیت اجازه می دهد تا انرژی و حرکت حفظ شوند. با این حال همه اعداد کوانتومی حفظ شده (حرکت زاویه ای، بار الکتریکی، تعداد لپتون) ذرات تولید شده باید به صفر برسد.
بنابراین ذرات ایجاد شده باید مقادیر متقابل یکدیگر را داشته باشند. به عنوان مثال، اگر یک ذره دارای یک بار الکتریکی از +1 باشد، دیگری باید یک بار الکتریکی از ۱- داشته باشد، احتمال تولید جفت ها در تعاملات فوتون با افزایش انرژي فوتون افزایش مي یابد و تقریبا به صورت مجذور عدد اتمي اتم نزدیك نیز افزایش مي یابد.
توصیف ذره از نور درست نیست. توصیف برخی از پدیده ها مانند شکست، انکسار یا تداخل تنها با موجی بودن نور قابل توضیح هستند.
