Фізики визначили форму окремого фотона

Категорії

Світ Економіка Війна Технології Наука Авто Спорт Здоров'я Шоу-Бізнес Пізнавально Політика

Вінницькі Волинські Дніпровські Донецькі Житомирські Закарпатські Запорізькі Івано-Франківські Київські Кропивницькі Кримські Луганські Львівські Миколаївські Одеські Полтавські Рівненські Сумські Тернопільські Харківські Херсонські Хмельницькі Черкаські Чернігівські Чернівецькі

Погода

Київ

вологість:

тиск:

вітер:

Погода на 10 днів від sinoptik.ua

Фізики визначили форму окремого фотона

24 листопада 2024 р. 21:43

24 листопада 2024 р. 21:43

Теорія моделює взаємодію частинок світла і матерії на квантовому рівні.

Форма одиночного фотона. Зображення : Benjamin Yuen, University of Birmingham

Фізики з Університету Бірмінгема вперше визначили та візуалізували точну форму окремого фотона. Це досягнення стало можливим завдяки створенню комп’ютерної моделі, яка дозволяє вивчати взаємодію світла з матерією на квантовому рівні.

Вчені вивчили природу фотонів з безпрецедентним ступенем деталізації, щоб показати, як вони випромінюються атомами або молекулами і як їхні характеристики змінюються під впливом навколишнього середовища. Ці взаємодії створюють практично нескінченні можливості для існування і поширення світла, а також для його переміщення через різні середовища.

Дослідники перетворили нескінченну безліч можливих станів фотона на кінцевий набір варіантів, що дало змогу провести точні розрахунки. У результаті було не тільки змодельовано динаміку взаємодії фотона з випромінювачем і його поширення в далекому полі, а й отримано перше в історії зображення форми одиночного фотона.

Науковці розробили математичний підхід, який дозволив спростити надзвичайно складну задачу моделювання квантових взаємодій до обчислювального рівня. Як зазначає співавтор дослідження Бенджамін Юен, візуалізація форми фотона стала несподіваним “побічним продуктом” цієї роботи.

Дослідники вважають, що розуміння точної геометрії фотонів і їхньої взаємодії з навколишнім середовищем може призвести до проривів у різних технологічних галузях: від квантових обчислень і безпечних комунікацій до розробки більш ефективних сонячних елементів і високоточних датчиків.

Ця робота допомагає нам розширити наше розуміння обміну енергією між світлом і матерією, а по-друге, краще зрозуміти, як світло випромінюється у своє близьке і віддалене оточення. Раніше більшу частину цієї інформації вважали просто “шумом”, але тепер у ній так багато інформації, яку ми можемо осмислити і використовувати, – говорить Бенджамін Юен, співавтор дослідження зі Школи фізики та астрономії Університету Бірмінгема