מגזין הטכניון | קיץ 2023

25 הפוטונים (“חלקיקי אור” קוונטיים) הנפלטים מאלקטרון בודד ועדות עקיפה לשזירות בין אלקטרון יחיד לקרינה שהוא פולט. שזירות בהקשר זה משמעותה “קשר” בין התכונות של האלקטרון לתכונות האור הנפלט באופן שמדידת האחד מספקת מידע על אודות השני. מעניין לציין שפרס הנובל האחרון לפיזיקה ניתן בדיוק עכשיו על ביצוע סדרת ניסויים המדגימים את אפקט השזירות הקוונטית (במערכות שונות מאלה שהודגמו במחקר זה). לדברי הדוקטורנט יובל אדיב, “תוצאת המחקר שהפתיעה אותנו ביותר נוגעת ליעילות של פליטת הקרינה מאלקטרונים בניסוי. בניסויים המתקדמים ביותר שקדמו למחקר זה ועסקו בקרינת אור מאלקטרונים הושג מצב שבו בקירוב רק אלקטרון אחד למאה פלט קרינה, כלומר התהליך היה לא יעיל. בניסוי שלנו הצלחנו להגיע למצב שבו כל אלקטרון פולט קרינה, כלומר שיפור של יותר משני סדרי גודל ביעילות האינטראקציה. התוצאה הזו חשובה ביותר לקידום פיתוחים עכשוויים של מקורות קרינה יעילים מבוססי אלקטרונים.” לדברי פרופ’ קמינר, “קרינה הנפלטת מאלקטרונים היא תופעה הנחקרת יותר ממאה שנה וכבר מזמן השתלבה בטכנולוגיה, למשל המיקרו במטבח הביתי. במשך שנים רבות נראה שכבר גילינו כל מה שיש לגלות לגבי הקרינה מאלקטרונים, וכן התקבעה החשיבה שהקרינה הזו מתוארת במלואה על ידי פיזיקה קלאסית. בניגוד מוחלט לחשיבה הזו, המערך הניסויי שבנינו מאפשר לחשוף את האופי הקוונטי של הקרינה הנפלטת מאלקטרונים. הניסוי החדש שהתפרסם עכשיו חוקר את האופי הקוונטי-פוטוני של קרינה מאלקטרונים. הניסוי הוא חלק משינוי הפרדיגמה לגבי האופן שבו אנו מבינים את הקרינה הנפלטת מאלקטרונים, ובאופן יותר כללי הקשר בין אלקטרונים לקרינה שהם פולטים. למשל, אנחנו מבינים עכשיו שיש שזירה קוונטית בין האלקטרון לקרינה שהוא פולט. זה מפתיע ומרגש לראות סימנים לתופעה הזו בניסוי.” לדברי הדוקטורנט שי צסס, “בניסוי החדש של יובל אדיב אילצנו את האלקטרונים לנוע בצמוד למשטח פוטוני-פלזמוני מיוחד שתכננתי, לפי טכניקה שפותחה במעבדה של פרופ’ ברטל. מהירות האלקטרון כוונה במדויק ליצירת צימוד חזק, העולה בעוצמתו על עוצמות הצימוד המתקבלות בסיטואציות רגילות, שבהן הצימוד הוא לקרינה במרחב תלת-ממדי. בלב התהליך אנחנו רואים את האופי הקוונטי של פליטת הקרינה הספונטנית, המתקבלת בחבילות אנרגיה בדידות של פוטונים. בדרך זו הניסוי שופך אור חדש על טבעם הקוונטי של פוטונים.” תצפית פיזיקלית שופכת אור חדש על טבעם הקוונטי של פוטונים