驚人的理論意外揭示了光子的精確形狀

旨在了解光與產(chǎn)生光的材質(zhì)之間相互作用的計算可能會無意中描述光子的輪廓，以前所未有的細節(jié)揭示其形狀。

由英國物理學(xué)家開發(fā)的一個新模型提供了光和物質(zhì)接觸點的完整量子描述。維護圖片當(dāng)粒子在糾結(jié)的場中縮放時，這種相互作用如何繼續(xù)影響粒子。

“我們的計算使我們能夠?qū)⒖此茻o法解決的問題轉(zhuǎn)化為可以計算的問題，”說伯明翰大學(xué)的理論物理學(xué)家 Ben Yuen。

“而且，幾乎作為模型的副產(chǎn)品，我們能夠生成這個光子圖像，這在物理學(xué)中是前所未有的?！?/p>

具有屬性波浪在無形的海洋中蕩漾，以及無質(zhì)量的物體以速度本身的極限飛馳，光子的雙重性質(zhì)挑戰(zhàn)了我們的想象力。

它的存在是一個謎語，可以用概率數(shù)學(xué)以不可思議的精度來表示，但沒有方便的類比，我們可以用它來描繪它在我們的形狀、大小和顏色的世界里可能是什么樣子。

然而，光的某些品質(zhì)可能會轉(zhuǎn)化為熟悉的東西。在其量子編碼中 - 稱為其波函數(shù)– 謊言規(guī)則規(guī)定了光子對其環(huán)境的影響邊界。

我們所體驗到的霓虹燈路牌的蒼白光芒或夏日的陽光，用電磁學(xué)的語言來說，就是原子之間的交換。當(dāng)電子在其軌道上移動時，它們會以相應(yīng)的能量單位（稱為光子）發(fā)出呼喊。

提高我們的技術(shù)能力約束和引導(dǎo)這種電磁對話揭示了光穿過物質(zhì)宇宙的令人難以置信的復(fù)雜性。

這段旅程不能再被理解為能量從發(fā)射點到目的地的單向通道;相反，它的量子性質(zhì)保留一種記憶它繼續(xù)沿著其路徑反饋，物理學(xué)家稱之為非馬爾可夫動態(tài).

“環(huán)境的幾何形狀和光學(xué)特性對光子的發(fā)射方式有著深遠的影響，包括定義光子的形狀、顏色，甚至它存在的可能性。”說伯明翰大學(xué)理論物理學(xué)家 Angela Demetriadou。

為了更好地理解光子穿越時間和物質(zhì)的非馬爾可夫之旅的這些量子規(guī)則，Yuen 和 Demetriadou 開發(fā)了一個獨特的模型，該模型描述了光在被硅納米粒子中的原子發(fā)射后立即接觸的開放環(huán)境類型。

他們的自下而上的理論不僅似乎以前所未有的精度捕捉到了光從起點開始的傳播，而且在 ”噪聲“的相互作用，準確描述了圍繞光量子的場強度梯度。

隨著我們對更小、更快、更精確和更靈敏的技術(shù)的需求增加，我們準確預(yù)測光子留下的量子足跡的需求將變得越來越重要。

“通過了解這一點，我們?yōu)槟軌驗槲磥淼膽?yīng)用設(shè)計光-物質(zhì)相互作用奠定了基礎(chǔ)，例如更好的傳感器、改進的光伏能源電池，或者量子計算,"說袁。

這項研究發(fā)表在物理評論信.

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