Ученые из Бирмингемского университета разработали новую концепцию, которая впервые позволила точно определить конфигурацию отдельного фотона. Это может привести к значительным достижениям в квантовой физике и науке о материалах. Исследование, результаты которого представлены в журнале Physical Review Letters, предлагает уникальное понимание природы фотонов и их взаимодействия с материалами.
Фотоны, являясь элементарными частицами света, обладают бесконечными вариантами существования и распространения, что делает их взаимодействие с материей чрезвычайно сложным для моделирования. Тем не менее, исследовательская группа из Бирмингема создала модель, которая детализирует не только взаимодействие между фотоном и излучателем, но и механизмы распространения энергии в «дальнем поле».
Ведущий автор исследования, доктор Бенджамин Юэн, отметил: «Наши расчёты позволили преобразовать, казалось бы, невыполнимую задачу в нечто, доступное для вычисления. И как побочный результат нашей модели, мы смогли визуализировать фотон, что является новым явлением в физике».
Данное исследование представляет значительный интерес, поскольку оно прокладывает путь для новых направлений изучения в квантовой физике и материаловедении. Понимание того, как фотон взаимодействует с материей и близлежащими элементами, позволяет учёным разрабатывать передовые нанофотонные технологии, способные трансформировать методы обнаружения патогенов и управления химическими реакциями на молекулярном уровне.
Профессор Анджела Деметриаду, участвовавшая в исследовании, заявила: «Форма, цвет и существование фотона в значительной степени зависят от геометрии и оптических свойств окружающей среды».
Доктор Бенджамин Юэн добавил: «Это исследование не только расширяет наше понимание передачи энергии между светом и материей, но и делает возможным более глубокое осознание процессов излучения света в непосредственной и удалённой среде. Традиционно эта информация считалась незначительной, однако теперь она предоставляет нам ценные данные для анализа и применения».
Понимание квантового взаимодействия света и материи может привести к разработке более эффективных сенсоров, улучшенных фотоэлектрических устройств или новейших систем квантового вычисления.
Источник: iXBT
