Как выглядит фотон: новая теория, которая переворачивает все, что было известно об элементарной частице

Новая теория, опубликованная исследователями из Бирмингемского университета, впервые сумела раскрыть точную форму фотона, той элементарной частицы света, которую физики изучают на протяжении десятилетий. Это открытие опубликовано в журнале Письма о физических отзывахприносит более глубокое понимание того, как свет взаимодействует с материей на квантовом уровне, открывая тем самым новые возможности в области нанофотоники и квантовых технологий.

До сих пор считалось, что фотоны имеют точечную форму, но исследователи из Бирмингема показали, что они имеют определенную форму, зависящую от того, как они испускаются атомами или молекулами, а также от их окружения. Характер взаимодействия фотонов и их излучателей создает бесконечное количество возможностей существования и распространения света, что делает их чрезвычайно трудными для моделирования. Однако исследовательская группа смогла сгруппировать эти возможности в отдельные наборы, создав таким образом модель, которая описывает не только взаимодействие между фотоном и эмиттером, но и то, как энергия распространяется в более отдаленных средах.

Научное значение открытия

Это открытие расширяет границы нашего понимания света и энергии, предоставляя ученым новые инструменты для моделирования и управления взаимодействиями света и материи. Например, способность точно определять, как фотон взаимодействует с окружающей средой, может быть использована для создания новых нанофотонных технологий, которые могут изменить способы безопасного общения или обнаружения патогенов. Это также может позволить контролировать химические реакции на молекулярном уровне, что может иметь революционные применения в фармацевтической промышленности.

Профессор Анжела Деметриаду, соавтор исследования, объяснила, что форма и оптические свойства среды имеют глубокие последствия для того, как испускаются фотоны. Форма фотона, его цвет и даже вероятность его существования определяются этими факторами. Это глубокое понимание дает исследователям возможность манипулировать светом на уровне, который невозможно было себе представить в прошлом.

Что будет дальше с квантовыми технологиями

Открытие формы фотона — это только начало. Исследователи полагают, что теперь у них есть прочная основа для лучшего понимания того, как свет взаимодействует с различными типами сред и как можно направить эту энергию. Доктор Бенджамин Юэн, один из ведущих авторов исследования, сказал, что большая часть ранее доступной информации о распространении фотонов считалась просто шумом. Теперь этот шум оказался ценным источником информации, которую можно использовать для разработки новых приложений.

В будущем эти знания могут способствовать разработке новых типов фотоэлектрических элементов, которые будут более эффективно улавливать солнечную энергию, или более чувствительным квантовым сенсорам, способным обнаруживать изменения на молекулярном уровне. Более того, детальное понимание взаимодействия света и материи может ускорить прогресс в разработке квантовых компьютеров, которые обещают произвести революцию во всей компьютерной индустрии.

Это открытие открывает дверь в более глубокие аспекты квантовой вселенной, давая нам первый намек на то, как элементарные частицы, такие как фотоны, взаимодействуют с окружающим миром. Благодаря этим новым открытиям мы медленно и уверенно приближаемся к тому времени, когда сможем контролировать свет и энергию на фундаментальном уровне, изменяя то, как мы живем и понимаем Вселенную.