Категории: Новости

Удивительная теория случайно раскрывает точную форму фотона

Расчеты, предназначенные для определения взаимодействия между светом и материалом, который его производит, могут непреднамеренно описать контур фотона, раскрывая его форму в беспрецедентных деталях.

Новая модель, разработанная британскими физиками, дает полное квантовое описание точки взаимодействия света и материи, сохранение картины того, как это взаимодействие продолжает влиять на частицу, когда она перемещается через клубок полей.

«Наши расчеты позволили нам превратить, казалось бы, неразрешимую задачу в нечто, что можно вычислить», — говорит физик-теоретик Бен Юэн из Бирмингемского университета.

«И почти как побочный продукт модели мы смогли создать это изображение фотона, чего раньше не видели по физике.»

Со свойствами как волны, струящейся по неосязаемому океану, так и масштабирования безмассового объекта вдоль предела сама скорость, двойственная природа фотона бросает вызов нашему воображению.

Его существование — загадка, которую можно разгадать представлено со сверхъестественной точностью с помощью математики вероятности, но не имеет удобной аналогии, которую мы могли бы использовать, чтобы представить, как это могло бы выглядеть в нашем мире форм, размеров и цветов.

Тем не менее, некоторые качества света можно перевести во что-то знакомое. Внутри его квантового кодирования, известного как волновая функция, лежат правила, определяющие границы влияния фотона на окружающую среду.

То, что мы воспринимаем как бледное свечение неоновой уличной вывески или солнечные лучи в летний день, — это обмен между атомами на языке электромагнетизма. Когда электроны перемещаются по своим орбитам, они излучают соответствующие единицы энергии, известные как фотоны.

Усовершенствования в нашей технологическая способность ограничивать и направлять этот электромагнитный диалог выявила невероятные сложности прохождения света через материальную Вселенную.

Это путешествие не может больше не следует понимать как односторонний проход энергии от точки излучения к месту назначения; скорее, его квантовая природа сохраняет своего рода память, которая продолжает обратную связь по своему пути в том, что физики назвали немарковской динамикой.

«Геометрия и оптические свойства окружающей среды имеют глубокие последствия для того, как испускаются фотоны, включая определение формы фотона, цвета и даже вероятности его существования», — говорит физик-теоретик из Бирмингемского университета. Анжела Деметриаду.

Чтобы лучше понять эти квантовые правила немарковского путешествия фотона сквозь время и материю, Юэнь и Деметриаду разработали уникальную модель, описывающую тип света в открытой среде, с которым он будет взаимодействовать сразу после его излучения атомами в наночастице кремния.

График, показывающий ожидаемую интенсивность поля для различных радиусы взаимодействия фотонов. (Юэнь и др., Physical Review Letters, 2024)

Их теория не только, казалось, фиксирует распространение света от его начальной точки с с беспрецедентной точностью, он нашел определение в «шуме» взаимодействий, который точно описывал градиенты интенсивности поля, окружающего кванты света.

Поскольку наше стремление к меньшим, более быстрым, более точным и более чувствительным технологиям возрастает, наша потребность точно предсказывать квантовые следы, которые фотоны оставляют за собой, будет становиться все более важной.

«Понимая это, мы заложили основу для возможности проектировать взаимодействия света и материи для будущих приложений, таких как более совершенные датчики, улучшенные фотоэлектрические энергетические элементы или квантовые вычислений», — говорит Юэнь.

Это исследование было опубликовано в Physical Review Letters.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Ферментирование мисо в космосе придает ему уникальный вкус, исследования на основе исследования

Есть что-то в космической среде, которое меняет вкус мисо интересными и тонкими способами. Single/MREC-> "Ферментация…

08.04.2025

Терраформинг Марс не невозможно. Новое исследование описывает первый шаг.

Terraforming Mars был долгосрочной мечтой энтузиастов колонизации на протяжении десятилетий. Но когда вы начинаете бороться…

08.04.2025

Тардиграды раскрывают секрет переживания крайностей пространства

Конференция по лунной и планетарной науке 2025 года, которая состоялась с 10–14 марта в The…

07.04.2025

Редкая звезда обречена на взрыв, наконец, подтверждает астрономический прогноз

Каждая звезда, которая висит на вечернем небосводе, однажды умирает, его огни заносят огни, и его…

07.04.2025

Новый космический телескоп НАСА раскрывает свои первые изображения

Spherex означает спектро-фотометр для истории вселенной, эпохи реонизации и исследователя ICES. Это их новый инфракрасный…

06.04.2025

Новое открытие Quark раскрывает критический подсказку о рождении вселенной

Пара верхних кварков была обнаружена в детрите, распыляющемся из-за столкновения двух атомов свинца. Обнаружение укрепляет…

05.04.2025