У 1905 році Альберт Ейнштейн, спостерігаючи фотоелектричний ефект, при якому атоми деяких металів випускають вільні електрони під впливом падаючого на них світла, прийшов до висновку про те, що промінь світла є не просто хвилею електромагнітного випромінювання, він складаються з дискретних «енергетичних хвильових пакетів», званих фотонами. Згодом цей принцип був прийнятий в фізиці, але до останнього часу нікому ще не вдавалося безпосередньо спостерігати так званий дуалізм, одночасне володіння властивостями хвилі і частинки, фотона світла. А нещодавно вчені з Швейцарського федерального політехнічного університету Лозанни (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), Швейцарія, в ході досить складного експерименту вперше в історії отримали знімок цього явища.У своєму експерименті група, очолювана професором Фабріціо Карбоні (Fabrizio Carbone), використовувала надзвичайно короткий імпульс світла фемтосекундного лазера, спрямований на крихітні срібні нанопроводники, розташовані на поверхні графену, який виступав у ролі електричного ізолятора. Лазерний світло накачував енергією цю систему, яка впливала на заряджені частинки в нанопроводниках, змушуючи їх вібрувати, в результаті чого нанопроводник перетворився в квазиодномерную плазмонную наноантенну.Іншими словами, срібний нанопроводник діяв як крихітна антена, випромінююча пакети електромагнітних хвиль, характеристики яких залежали від характеристик світла лазерного збудження. За рахунок такої взаємодії між матерією і світлом, лазерний світло починав вагатися між двома кінцями наноантенны, що призвело до появи так званих плазмоных поляритонів, електромагнітних хвиль, які поширюються уздовж поверхні переходу метал-повітря або метал-діелектрик.Світло, що потрапив в область поляритона, почав поширюватися у двох протилежних напрямках. Відбившись від кінців нанопроводника, цей світ перетнувся біля його середини, сформувавши стоячу хвилю. Ця стояча хвиля, оперізуючий середину нанопроводника, і стала джерелом світла, що використовується в експерименті. Після цього дослідники націлили промінь електронів в область стоячої хвилі світла навколо нанопроводника. Коли електрони потрапляли в цю область, вони зіштовхувалися з окремими фотонами світла, прискорюючись у результаті придбання енергії від зіткнення, або сповільнюючись в результаті втрати частини енергії.Потім, за допомогою спеціального фільтра, вчені вибрали лише ті електрони, які прискорилися, тобто придбали додаткову енергію в результаті зіткнення з фотонами. Промінь відфільтрованих електронів був сфокусований на датчику інструменту надшвидкісний електронної мікроскопії (UTEM, ultrafast transmission electron microscopy), який створив зображення, визуализирующее безліч енергетичних станів потрапляють в нього електронів. І через деякий час інструмент UTEM відтворив повну картину стоячої хвилі, роблячи видимої саму фізичну природу хвилі світла.Одночасно з цим, отримане зображення «висвітила» корпускулярну бік природи світла, демонструючи, що зміни у швидкості взаємодіючих електронів фотонами мають також дискретизированный характер, відповідний «квантам» енергії, що передається від фотонів до електронам. Це, у свою чергу, послужило доказом того, що світло, що рухається по поверхні нанопроводника, веде себе як частинки.»Наш експеримент доводить, що ми маємо можливість побачити безпосередньо квантову механіку і її парадоксальний характер»- розповідає професор Карбоні, — «Можливість побачити і контролювати квантові явища на субнанометровом масштабі відкриває для нас абсолютно нову дорогу на шляху до реалізацій технологій квантових обчислень».