Частицы света невозможно сфотографировать, но физики из Бирмингемского университета смогли получить точное изображение одной такой частицы с помощью расчета волновой функции. Подробнее о достижении ученых написало издание New Atlas.
Фотоны — это то, что позволяет нам видеть, как глазами, так и камерами. Когда они достигают нашей сетчатки или сенсоров камеры, они несут с собой информацию об источнике, который их испустил, или объектах, от которых они отразились по пути, позволяя нашему мозгу или камере построить изображение. Однако фотоны никогда не смогут запечатлеть изображение других фотонов, поскольку они никак не взаимодействуют друг с другом.
Физики из Бирмингема создали математически точную визуализацию формы фотона. Форму фотона сложно определить, и это не совсем то же самое, что проиллюстрировать форму обычного объекта. Важную роль играет распределение интенсивности — по сути, это карта того, где может находиться фотон в определенный момент времени. Более яркие области указывают на более высокую вероятность того, что фотон появится именно там, когда измеряется его местоположение.
«Визуализация — распределение фотона через короткое время после его испускания. Поскольку это квантовая частица, вы не можете измерить ее за один раз, так как измерение ее разрушает. Однако если бы вы повторили измерение того места, где был обнаружен фотон, много раз, вы бы увидели именно это распределение», — объясняют специалисты.
По словам ученых, одно из самых странных свойств квантовой механики заключается в том, что еще до обнаружения фотона вся подробная информация о распределении интенсивности уже существует в виде того, что называется волновой функцией. «И это именно то, что нам удалось вычислить впервые», — уточняют эксперты.
Интересно, что группа ученых, которой удалось визуализировать форму отдельного фотона, не ставила перед собой эту задачу. Достижение стало побочным продуктом более общего светового исследования. Команда пыталась найти ответ на фундаментальные вопросы: как на самом деле фотоны испускаются атомами и молекулами, и какое влияние на это оказывает их окружение.
Работа ученых улучшает человеческое понимание взаимодействия света и материи и может найти применение в солнечных батареях, квантовых вычислениях и датчиках.
Тем временем химики из Университетского колледжа Лондона создали самые тонкие спагетти в мире. Смотрите, как они выглядят.