Na University of Illinois at Urbana-Champaign udało się odpowiedzieć na postawione przed 70 laty pytanie o granice czułości ludzkiego wzroku. Okazało się, że jesteśmy w stanie wykryć pojedynczy foton. W końcu odpowiedzieliśmy na pytanie, czy człowiek może zobaczyć pojedynczy foton – tak, może – cieszy się Paul Kwiat, specjalista ds. optyki kwantowej. Najbardziej zadziwiające jest, że nie tyle widzimy to światło, co je czujemy. To coś na granicy wyobraźni – mówi Alipasha Vairi, fizyk z Rockefeller University, który stał na czele grupy badawczej i prowadził eksperymenty również na sobie.

Oko i foton

Technika wykorzystana podczas badań może posłużyć również do sprawdzenia, w jaki sposób właściwości kwantowe, takie jak np. jednoczesna obecność fotonu w dwóch miejscach, wpływają na systemy biologiczne.

Naukowcy wiedzieli od pewnego czasu, że komórki pręcików oczu żaby reagują na pojedyncze fotony. Jednak, jako że siatkówka filtruje szum z obrazu, nie było jasne, czy reakcja pręcika na foton wytworzy sygnał, który jest w stanie dotrzeć do mózgu. W ubiegłym roku Rebecca Holmes, która współpracuje z Kwiatem, przeprowadziła badania (jeszcze nieopublikowane), z których wynikało, że ludzkie oczy reagują na zestaw trzech fotonów. Teraz Vaziri przeprowadził eksperyment z pojedynczym fotonem.
W eksperymencie wzięło udział trzech ochotników. Najpierw przez 40 minut siedzieli oni w kompletnych ciemnościach. Następnie mieli się patrzeć w specjalny system optyczny. Gdy naciskali guzik słyszeli dwa sygnały dźwiękowe, które następowały sekundę jeden po drugim. Czasem jednemu z tych sygnałów towarzyszyła emisja pojedynczego fotonu. Zadaniem badanych było stwierdzenie, kiedy foton został wyemitowany i określenie, w skali 1-3, na ile są pewni, że do emisji doszło.

W sumie wszyscy trzej ochotnicy mieli do czynienia z 2400 próbami, w czasie których foton wyemitowano i ze znacznie większą liczbą takich, podczas których foton się nie pojawił. W wielu przypadkach się mylili, co nie jest zaskakujące, biorąc pod uwagę fakt, że ponad 90% fotonów docierających do naszych oczu nigdy nie trafia do pręcików, gdyż są absorbowane lub odbijane od innych części oka. Jednak liczba prawidłowych odpowiedzi była wyższa niż wynikałoby to tylko z przypadkowego zgadywania, a tam, gdzie odpowiedź była prawidłowa badani oceniali ją jako bardziej pewną niż tam, gdzie się mylili.

Nie wszyscy naukowcy są przekonani do powyższego eksperymentu. Leonid Krivitskiy z singapurskiej Agencji Nauki, Technologii i Badań mówi, że w eksperymencie powinno wziąć udział więcej osób i nie powinni być to wyłącznie mężczyźni, gdyż wzrok kobiet i mężczyzn nieco się różni. Przyznaje jednak, że eksperyment został dobrze zaprojektowany i może dać odpowiedź na pytanie o możliwość wyłapania pojedynczego fotonu przez ludzkie oko.

Vaziri planuje teraz przeprowadzenie eksperymentów badających, w jaki sposób oczy reagują na fotony znajdujące się w różnych stanach kwantowych. Szczególnie interesuje go superpozycja. Chce odpowiedzieć na pytanie, czy ludzki mózg jest w stanie ją zarejestrować.

Polecane:

USA - Burza piaskowa z wiatrem o prędkości prawie 100 km/h przeszła przez kalifornijskie Lancaster
Przetrwał fragment komety ISON
Jasne punkty na planecie karłowatej Ceres mają różne właściwości termiczne, jeden z nich ma znacznie...
Cuenca, Hiszpania - Odkryty został szczur z kolcami sprzed blisko 130 milionów lat
Vanuatu - Silne trzęsienie ziemi na głębokości 127 km, magnituda 7.1
Antarktyda obrasta lodem na złość Globalnemu Ociepleniu, jak pokazują najnowsze badania NASA
Korea Północna wystrzeliła rakietę dalekiego zasięgu, naruszając rezolucję RB ONZ, Chiny i Rosja moc...
Nietypowy układ binarny AR Scorpii, biały karzeł omiata czerwonego karła tajemniczym promieniowaniem
Sonda Cassini zrobiła zdjęcia Dafnisa, małego księżyca Saturna, księżyc ma średnicę zaledwie 8 kilom...