Как выглядит отдельный фотон

Новая теория, объясняющая взаимодействие света и материи на квантовом уровне, позволила исследователям впервые определить точную форму отдельного фотона.

Природа фотонов приводит к бесконечному числу возможностей существования и распространения света, его перемещению через окружающую среду. Такая сложность ограничивает возможности моделирования. Квантовые физики работают в указанном направлении несколько десятилетий.

В университете Бирмингема провели исследование природы фотонов с беспрецедентной детализацией. Удалось показать, как они испускаются атомами и молекулами, формируются под активным воздействием окружающей среды. В результате создана модель, показывающая взаимодействие фотона и излучателя, механизм того, как энергия этого взаимодействия передается в «дальнее поле». В качестве «побочного продукта» вычислений появилось изображение фотона, которого в физике раньше не было.

Исследование показало, что геометрия и оптические свойства прилегающего пространства оказывают основополагающее влияние на то, как испускаются фотоны, их форму, цвет, саму вероятность их существования. Уникальная работа расширила понимание обмена энергией между светом и материей, а также того, как свет излучается на близкие и дальние расстояния.

Эффективно работающая модель станет основой для проектирования взаимодействия света и материи, поможет усовершенствовать датчики, фотоэлектрические элементы, квантовые вычисления. Физики и материаловеды рассчитывают разработать новые нанофотонные технологии, сделать более безопасной коммуникацию, создать ранее недоступные способы обнаружения патогенов, управлять химическими реакциями.

Источник: phys.org