Un studiu recent realizat la Universitatea din Birmingham a oferit o teorie revoluționară care explică, pentru prima dată, forma precisă a unui singur foton și modul în care acesta interacționează cu materia la nivel cuantic.
Revoluționar! Cum arată un foton, particula elementară de lumină pe care fizicienii o studiază de zeci de an
Cercetările au fost publicate în revista Physical Review Letters și aduc o înțelegere detaliată a fotonilor, particule fundamentale de lumină, și cum aceștia sunt emiși de atomi și molecule, fiind modelați de mediul înconjurător.
Această lucrare deschide noi perspective pentru cercetarea în domeniul fizicii cuantice și al științei materialelor, oferind posibilitatea de a construi tehnologii inovative, cum ar fi noi senzori sau computere cuantice.
Fotonii, fiind particule de lumină, au un comportament extrem de complex datorită interacțiunii lor cu mediul înconjurător. Aceasta le permite fotonilor să existe și să se propage în moduri foarte variate, iar acest lucru face extrem de greu de modelat aceste interacțiuni.
New theory reveals the shape of a single photon https://t.co/HcJGPAOKIH
— Quantum Physics Corner (@quant_phys) November 19, 2024
De-a lungul deceniilor, fizicienii cuantici au încercat să înțeleagă și să descrie aceste procese, dar până acum au întâmpinat dificultăți majore.
Echipa de la Universitatea din Birmingham, însă, a reușit să abordeze acest subiect și să creeze un model care explică atât interacțiunile dintre foton și emițătorul său, cât și modul în care energia rezultatului interacțiunii ajunge în „câmpul îndepărtat”.
Unul dintre cele mai importante rezultate ale cercetării este vizualizarea fotonului. Folosind modelul propus, cercetătorii au reușit să obțină o imagine a unui foton, ceva ce nu mai fusese realizat până acum. Acest lucru reprezintă un pas semnificativ în fizică, oferind o reprezentare vizuală a unei particule care, până acum, era în mare parte teoretică și abstractă.
Importanța acestui studiu nu se limitează doar la obținerea unei imagini ale fotonului, ci și la implicațiile sale pentru dezvoltarea unor tehnologii viitoare. Prin înțelegerea precisă a modului în care fotonii interacționează cu materia și cu alte elemente ale mediului lor, cercetătorii pot dezvolta tehnologii nanofotonice mai avansate.
Aceste tehnologii ar putea revoluționa multe domenii, de exemplu, în comunicațiile sigure, detectarea agenților patogeni sau controlul reacțiilor chimice la nivel molecular. De asemenea, cercetările în domeniul fotonilor pot contribui la îmbunătățirea unor tehnologii deja existente, cum ar fi celulele fotovoltaice sau senzorii.
Un alt aspect important al cercetării este înțelegerea modului în care mediul influențează emisia fotonilor. Conform autorilor studiului, geometria și proprietățile optice ale mediului înconjurător au un impact semnificativ asupra modului în care fotonii sunt emisi, influențându-le forma, culoarea și chiar probabilitatea de a exista. Aceasta adaugă un strat suplimentar de complexitate în procesul de înțelegere a interacțiunii dintre lumină și materie.
Dr. Benjamin Yuen și Prof. Angela Demetriadou, autorii principali ai studiului, subliniază că această lucrare deschide calea pentru noi cercetări în domeniul interacțiunii luminii cu materia.
Aceste descoperiri pot duce la îmbunătățiri semnificative în dezvoltarea unor tehnologii de vârf, precum computerele cuantice, senzori mai eficienți și surse de energie regenerabilă mai performante. De asemenea, prin înțelegerea mai detaliată a modului în care fotonii interacționează cu mediul, cercetătorii pot explora noi moduri de a manipula și controla aceste particule pentru aplicații tehnologice viitoare.
CITEȘTE ȘI – 2024, primul an care va depăși limita de încălzire despre care au avertizat oamenii de știință