Математиката на светлината: физиците направиха подробен портрет на неуловимия фотон
Физици от университета в Бирмингам създадоха компютърен модел, който им дава опция да изследват в елементи взаимоотношението сред светлината и материята. На пръв взор казусът наподобява неразгадаем, само че екипът е намерил метод да го опрости. В резултат на това те са съумели да създадат това, което преди се смяташе за невероятно – да основат изображение, показващо формата на един фотон.
Историята на проучването на природата на светлината датира от хиляди години. Дълго време учените не можеха да стигнат до консенсус, до момента в който опитите не потвърдиха, че светлината има свойствата както на талази, по този начин и на частици. Фотоните – кванти на електромагнитното лъчение – са самостоятелни порции сила и това изобретение промени в доста връзки хода на по-нататъшните проучвания.
Особено място в квантовата механика заема процесът на взаимоотношение на единичните фотони с материята. Редица модерни технологии, които използваме всеки ден, работят с помощта на това събитие. Въпреки това до момента описването му оставаше сложна задача – тъй като светлината може да взаимодейства с околната среда по безконечен брой способи, когато се популяризира в пространството.
Изследователите са трансформирали безкрайния брой разновидности в стеснен набор от благоприятни условия. Създаденият модел разказва освен взаимоотношението на излъчвателя с фотона, само че и разпространяването на фотона в по този начин нареченото „ далечно поле “ – област от пространството, намираща се на доста разстояние от източника на лъчение. В него характерът на разпространяване на вълните става по-подреден и предвидим спрямо близкото поле. Светлинните талази получават форма, близка до плоската, което дава опция за по-точно проучване на техните свойства.
Оказа се, че средата, в която се популяризира светлината, значително дефинира държанието на фотоните – тяхната форма, цвят и възможност за битие. С други думи, формата на фотона не е статична – тя се трансформира динамично при взаимоотношението му с материята. Професор Анджела Деметриаду изяснява: разбирането на тези закономерности открива пътя за надзор на светлината на квантово равнище.
Д-р Бенджамин Юън прибавя: „ Тази научна работа ни оказва помощ да разтеглим разбирането си за обмена на сила сред светлината и материята и второ, да разберем по-добре по какъв начин светлината се излъчва в близката и далечната околна среда. По-рано огромна част от тази информация се считаше просто за звук, само че в този момент в нея има толкоз доста информация, че можем да я осмислим и използваме. “
Резултатите от работата на английските физици ще намерят приложение в разнообразни области – от фундаменталната просвета до основаването на нови материали. Познаването на метода, по който светлината и материята си взаимодействат, ще помогне за възстановяване на телекомуникационните системи, здравното съоръжение и даже за надзор на химичните реакции на молекулярно равнище. Също по този начин ще можем да произвеждаме по-ефективни слънчеви акумулатори и да напреднем в създаването на квантовите компютри.
