Ученые из Бирмингема раскрыли точную форму отдельного фотона

Исследователи из Университета Бирмингема предложили новую теорию, объясняющую взаимодействие света и материи на квантовом уровне, и впервые определили точную форму отдельного фотона. Данная работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, сосредотачивается на изучении природы фотонов, которые представляют собой частицы света. В ходе исследования ученые изучили процессы, через которые фотоны излучаются атомами или молекулами и формируются под воздействием внешней среды. Это позволило исследователям внимательно рассмотреть механизм взаимодействия фотона с материей и описать, как энергия распространяется в окружающем пространстве.

Для осуществления исследования разработана модель, объединяющая взаимодействие фотона и источника излучения, а также описывающая распространение энергии в более отдаленные области пространства, известные как "дальнее поле". Ученые успешно преобразовали сложную задачу моделирования в вычисляемую форму, что позволило создать визуализацию формы фотона. Такой метод помог устранить неопределенности, ранее воспринимаемые как шум.

Кроме того, модель дала возможность исследовать, как геометрия и оптические свойства окружающей среды влияют на характеристики фотонов. Исследователи установили, что эти свойства определяют форму, цвет и вероятность существования фотона, значительно углубляя понимание взаимодействия энергии между светом и материей.

Выводы исследования открывают новые возможности для развития нанофотонных технологий. Возможность описания того, как фотоны взаимодействуют с окружающей средой, может быть использована для разработки новых сенсоров, улучшения работы фотоэлектрических элементов или контроля химических реакций на молекулярном уровне. Это также имеет значительное значение для обеспечения безопасности связи и разработки квантовых вычислительных технологий.