Julkaisematon: tässä on yksittäisen fotonin esitys 🌟

Birminghamin yliopiston tutkijat ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa luomaan tarkan esityksen fotonista, tästä valon hiukkasesta. Tämä löytö, joka on mahdollistettu uuden teorian ansiosta, lupaa merkittäviä edistysaskelia tulevissa teknologioissa.

Fotonit syntyvät, kun atomit tai molekyylit vapauttavat energiaa, mutta niiden käyttäytymiseen vaikuttaa voimakkaasti ympäristö. Näiden vuorovaikutusten tarkka ymmärtäminen on ollut fyysikoille pulma jo vuosikymmeniä. Fysiikan alalla on tapahtunut edistystä tänään. Tiimi on löytänyt tavan järjestää nämä vuorovaikutukset erillisiin kategorioihin, mikä mahdollistaa niiden paremman analysoinnin.


Yhdistämällä tämän lähestymistavan kvanttilaskentaan, tutkijat ovat luoneet mallin, joka selittää paitsi sen, miten fotoni vuorovaikuttaa välittömän ympäristönsä kanssa, myös sen, miten se levittää energiaansa kaukaisemmissa tiloissa. Tämä malli on mahdollistanut heille lähes sattumalta visualisoida fotonin muodon, joka on ainutlaatuinen kuva fysiikan historiassa.

Tohtori Benjamin Yuen, joka vastaa näistä tutkimuksista, jotka on julkaistu Physical Review Letters -lehdessä, selittää, että tämä visualisointi on seurausta ongelmasta, jota alun perin pidettiin liian monimutkaisena ratkaistavaksi. Heidän menetelmänsä ansiosta tutkijat ovat löytäneet tavan yksinkertaistaa tätä ongelmaa ja tehdä siitä laskettavissa olevan. Tulokset ylittävät kaikki odotukset.

Miksi tämä on tärkeää? Koska ymmärtämällä paremmin, miten fotonit vuorovaikuttavat aineen ja ympäristön kanssa, tiedemiehet voivat suunnitella vielä tehokkaampia teknologioita. Nämä tutkimukset voisivat johtaa murtamattomiin viestintäjärjestelmiin, antureihin, jotka pystyvät havaitsemaan patogeenejä, tai työkaluihin kemiallisten reaktioiden hallitsemiseksi mikroskooppisella tasolla.

Professori Angela Demetriadou, tutkimuksen toinen kirjoittaja, lisää, että fotonin muoto ja väri riippuvat suoraan sen ympäristön ominaisuuksista. Nämä yksityiskohdat, joita aiemmin pidettiin turhana hälynä, osoittautuvat nyt tiedon lähteiksi.

Nämä edistysaskeleet merkitsevät myös keskeistä vaihetta valon ja aineen vuorovaikutusten hallinnassa. Näiden mekanismien ymmärtäminen voisi parantaa teknologioita, kuten aurinkopaneeleita tai kvanttitietokoneita. Tämä uusi teoria, joka antaa selkeän kuvan fotoneista, avaa mahdollisuuksia tieteelle ja tuleville innovaatioille.