Нова теория трансформира нашето разбиране за това как светлината и материята си взаимодействат на квантово ниво, позволявайки на изследователите да дефинират точната форма на един фотон за първи път.
Изследване, ръководено от Университета на Бирмингам и публикувано в Physical Review Letters, се задълбочава в сложната природа на фотоните - градивните частици на светлината.
Това изследване разкрива изключителни прозрения за това как фотоните се излъчват от атоми или молекули и се оформят от тяхната среда. Това сложно взаимодействие поражда неограничени начини, по които светлината може да съществува и да пътува през заобикалящата я среда. Но големият брой възможности прави моделирането на тези взаимодействия изключително трудно, ужасен пъзел, който квантовите физици се стремят да разрешат от десетилетия.
Чрез иновативно групиране на тези възможности екипът от Бирмингам е разработил цялостен модел, който изяснява не само динамиката между фотона и неговия излъчвател, но също така улавя как енергията от това взаимодействие се разпространява в отдалеченото "далечно поле".
Нещо повече, техните изчисления им позволяват да създадат ярка визуализация на самия фотон, което представлява значителен скок в нашето разбиране за светлината.
"Нашите изчисления ни позволиха да превърнем привидно неразрешим проблем в нещо, което може да бъде изчислено. И, почти като страничен продукт на модела, успяхме да произведем това изображение на фотон, нещо, което не е виждано преди във физиката", обяснява първият автор д-р Бенджамин Юен (Benjamin Yuen) от Факултета по физика на университета.
Това изследване е важно, тъй като проправя пътя за нови изследвания в квантовата физика и материалознанието. Като характеризират точно как фотоните взаимодействат с материята и заобикалящите ги елементи, изследователите могат да създадат иновативни нанофотонни технологии, които имат потенциала да трансформират сигурната комуникация, откриването на патогени или регулирането на химични реакции в молекулярен мащаб например.
"Геометрията и оптичните свойства на околната среда имат дълбоки последствия за начина, по който се излъчват фотони, включително формата му, цвета и дори колко вероятно е да съществува фотонът", отбелязва съавторът, професор Анджела Деметриаду, също от Университета на Бирмингам.
"Тази работа ни помага да подобрим разбирането си за енергийния обмен между светлината и материята и второ, да разберем по-добре как светлината се излъчва в близка и далечна среда. Голяма част от тази информация преди се е смятала просто за "шум" – но в нея има толкова много информация, която сега можем да осмислим и използваме. Като разбираме това, ние поставяме основите, за да можем да проектираме взаимодействия светлина-материя за бъдещи приложения, като по-добри сензори, подобрени фотоволтаични енергийни клетки или квантово изчисление", добавя д-р Бенджамин Юен.
Справка: Ben Yuen, and Angela Demetriadou. Exact Quantum Electrodynamics of Radiative Photonic Environments. Physical Review Letters, 2024; DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.203604
Източник: For the first time, the precise shape of a single photon revealed, ТechЕxplorist
Още по темата
Физика
Пробив в областта на фотонните времеви кристали може да промени начина, по който използваме и контролираме светлината
Физика
Фотонни сблъсъци в Големия адронен колайдер създават миниатюрни капки от първичната Вселена
Човекът
Вплитането на фотоните може да обясни бързите мозъчни сигнали, които са в основата на съзнанието
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари