Badają czułość ludzkiego oka

| Medycyna
~Dezz~

Naukowcy z University of Illinois w Urbana-Champaign mają zamiar przeprowadzić eksperyment, którego celem jest sprawdzenie, czy ludzkie oko potrafi zarejestrować pojedynczy foton. Dotychczasowe badania dowiodły, że nasze oczy są w stanie zauważyć błyski światła, na które składają się zaledwie trzy fotony.

Wyniki swoich najnowszych badań oraz plany na przyszłość zaprezentowała fizyk Rebecca Holmes podczas spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Holmes chce też sprawdzić, czy nasze oczy mogą rejestrować zjawiska kwantowe, jak np. foton przebywający jednocześnie w dwóch miejscach.

Badania nad czułością ludzkich oczu prowadzone są od lat 40. ubiegłego wieku. Wiemy, że pręciki są wyjątkowo wrażliwe na światło. Badania na żabach dowodzą, że ich pręciki reagują na obecność pojedynczego fotonu. Jednak, jako że siatkówka przetwarza informacje usuwając z nich szum, reakcja na pojedynczy foton niekoniecznie musi oznaczać, że informacja o jego obecności dotrze do mózgu, nie mówiąc już o świadomym zarejestrowaniu obecności pojedynczego fotonu przez człowieka. Ponadto ponad 90%, a być może aż 97% fotonów, jakie docierają do oka, nigdy nie trafia do pręcików. Są absorbowane bądź odbijane przez inne części oka, nigdy więc nie zostaną zarejestrowane.

Holmes wykorzystała najnowsze technologie, pozwalające na ścisłe określenie liczby fotonów emitowanych przez laser. Nigdy wcześniej nie używano ich do badania ludzkich oczu. Uczona wraz z zespołem wystrzeliwała fotony w kierunku oczu ochotników siedzących w ciemnym pokoju. Zadaniem badanych było stwierdzenie, czy błysk światła dobiegł bardziej z lewej, bardziej z prawej czy też w ogóle niczego nie zauważyli. Wiele razy sama tam siedziałam i po godzinie badań mogła jedynie stwierdzić, że nie jestem pewna, czy cokolwiek widziałam - mówi Holmes.

Chcąc stwierdzić, czy ludzie mogą zauważyć trzy fotony, uczeni wystrzeliwali z lasera impulsy składające się z 30 fotonów, zakładając, że 10% z nich dotrze do pręcików. Uczestnicy badań z większym niż przypadkowe prawdopodobieństwem odgadywali, skąd dotarł impuls. Holmes mówi, że z analiz statystycznych wynika, iż rzeczywiście ludzie są w stanie odnotować przynajmniej niektóre impulsy światła składające się z zaledwie 3 fotonów. Nicolas Gisin, badacz z Uniwersytetu w Genewie, który przejrzał dane uzyskane przez zespół Holmes mówi, że to najlepszy z dotychczas zdobytych dowodów, wskazujących, iż ludzie są w stanie zarejestrować trzy fotony.

Teraz Holmes chce przetestować efekty kwantowe. Jej zespół zamierza wysyłać w kierunku oka impulsy składające się z pojedynczych fotonów. Aby zwiększyć szanse na ich wykrycie uczeni skorelują czas wysyłania fotonów ze momentami zwiększonej uwagi mózgu. Takie momenty mają miejsce 10-krotnie w czasie sekundy. Na potrzeby badań Holmes uczy się właśnie używania elektroencefalografu.

Prace Holmes mogą okazać się istotne z punktu widzenia fizyki kwantowej. Noblista, fizyk teoretyczny Anthony Leggett z Urbana-Champaing, którego prace zainspirowały Holmes, mówi, że efekty kwantowe powinny zanikać w skali znajdującej się gdzieś pomiędzy wielkością atomów a wielkością człowieka. Nie wiemy, w jakiej skali ani jak się one załamują, stwierdza uczony. Jego zdaniem badania Holmes pozwolą na zweryfikowanie standardowych założeń fizyki kwantowej, zgodnie z którymi znajdujący się w superpozycji foton w kontakcie z urządzeniem rejestrującym – niezależnie od tego, czy jest nim sztuczny czujnik czy komórka pręcika oka – musi „wybrać” jeden z dwóch stanów. Jednak, jak zauważa fizyk Angelo Bassi z Uniwersytetu w Trieście, oba stany fotonu mogą dotrzeć do pręcika, a wówczas w mózgu może pojawić się – choćby na chwilę – reprezentacja obu pozycji fotonu.

Autor:

Źródło: Nature

oko foton laser