Kijk, een foton!

Om één enkel foton (een lichtdeeltje) waar te nemen heb je niet noodzakelijk fancy detectoren nodig, het menselijke oog volstaat. Dat heeft een team onder leiding van Alipasha Vaziri van de Rockefeller University in New York vastgesteld.

oog close up wikimedia commons

Het verslag van het werk staat in Nature Communications van 19 juli.

Fotonen zijn de deeltjes of kwanta waaruit licht bestaat. Één enkel foton is heel weinig licht; een alledaagse lamp in huis zendt er per seconde meer dan tien triljoen (1018) van uit. Wie om een of andere reden één afzonderlijk foton wil detecteren, gebruikt daar normaal een speciale detector voor. Maar strikt nodig is dat dus niet: als alle omstandigheden goed zitten kunnen we één afzonderlijk foton zien, volgens Vaziri.

Dat het oog afzonderlijke fotonen kan detecteren, werd al een tijdje vermoed. Lab-experimenten met cellen uit het netvlies hadden al aangetoond dat zogeheten ‘staafjes’ (de meest lichtgevoelige cellen) kunnen reageren op één foton. Het was echter niet duidelijk of een dergelijk signaal van één cel ook echt tot een bewuste waarneming kon leiden – ons visueel systeem heeft een soort ingebouwde ‘ruisonderdrukking’, die de minuscule flitsjes van afzonderlijke fotonen misschien zou onderdrukken. Wel was al vastgesteld dat mensen een lichtflits kunnen waarnemen die uit niet meer dan drie fotonen bestaat. De ultieme stap, naar één foton, is nu ook gezet.

Vaziri zette drie vrijwilligers (waaronder zichzelf) eerst veertig minuten in het donker, om de ogen perfect aan het duister te laten wennen. De proefpersonen moesten in een apparaat kijken dat af en toe één foton uitzond (eigenlijk een absurd zwakke lamp) en kregen tonen te horen, die soms samenvielen met de uitzending van een foton. De proefpersonen moesten zeggen bij welke tonen ze iets gezien hadden en hoe zeker ze waren.

De meeste fotonen werden niet opgemerkt. Maar na vele duizenden herhalingen van het experiment bleek dat de proefpersonen significant beter antwoordden dan als ze gewoon zouden gegokt hebben. Ze gaven ook aan zekerder te zijn in die gevallen waarin ze een juist antwoord gaven. Vaziri en de twee andere proefpersonen zagen dus wel degelijk sommige fotonen. Al was het niet echt ‘zien’ in de gewone zin van het woord, zegt Vaziri in Nature News: ‘Het meest verbazende is dat het niet is zoals licht zien’. Het is bijna een gevoel, op de drempel van de verbeelding’.

 

 

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *