Het wereldberoemde dubbel-spleetexperiment van Thomas Young uit 1801 bracht als eerste het bewijs dat licht zich soms als een deeltje en soms als een golf gedraagt. Hetzelfde experiment werd later met deeltjes gedaan – en toonde aan dat alle deeltjes zich soms als een deeltje en soms als een golf gedragen. Dat experiment is nu voor het eerst uitgevoerd met geluid. Het onderzoek van Leidse natuurkundigen leverde nieuwe kennis op, die onder andere toegepast kan worden in 5G-apparatuur en het onderzoeksgebied quantum-akoestiek.
Promovendus Thomas Steenbergen: ‘We zagen dat geluidsgolven in materialen zich hetzelfde, maar toch ook nét anders gedragen dan licht. Met een wiskundig model kunnen we dit bijzondere gedrag nu verklaren en voorspellen.’ In het experiment gebruikten de onderzoekers gigahertz geluidsgolven die zich voortbewegen met een miljard trillingen per seconde. Een véél hoger geluid dan wat wij als mensen kunnen horen.
Het geluid werd in het experiment afgevuurd op een speciaal stukje materiaal: de halfgeleider Gallium Arsenide, ook vaak gebruikt in elektronische apparaten. ‘We meten het geluid vervolgens met een extreem nauwkeurige optische scanner. Dit apparaat kan geluid letterlijk overal meten, ook voor en in de spleten. Zo meten we met een precisie van picometers (dat is één miljoenste van een micrometer) de hoogte van de geluidsgolven.’
Steenbergen: ‘Maar, als je goed kijkt, zie je ook dat het patroon niet geheel symmetrisch is. Geluidsgolven bewegen zich namelijk niet gelijk in alle richtingen. De snelheid van de geluidsgolven is afhankelijk van de hoek waarmee ze door het materiaal gaan.’ Met het ontwikkelen van een wiskundig model, wist het team deze verschillen te verklaren en ook goed te voorspellen.
Lees het hele bericht op de site van de Universiteit Leiden.
