AILINCOM логотипі AILINCOM
Учёные впервые визуализировали форму фотона
Cursus

Cursus

2025 ж. 20 мам.
Основная категория
Ғылыми зерттеулер және әзірлемелер · Биотехнологиялар

Учёные впервые визуализировали форму фотона

Учёные впервые визуализировали форму фотона

Физики из Бирмингема рассчитали волновую функцию и создали первую точную визуализацию фотона, что открывает новые горизонты для квантовых технологий и солнечной энергетики.

CursusУчёные впервые визуализировали форму фотона

Впервые учёным удалось создать прямую визуализацию формы фотона. Фотоны — частицы света — невозможно сфотографировать привычным способом, но физики из Университета Бирмингема рассчитали их волновую функцию и получили точное изображение фотона в момент его излучения.

Именно фотоны позволяют нам видеть — когда они достигают сетчатки глаза или сенсора камеры, они несут информацию о своём источнике или об объектах, от которых отразились. Но фотоны не могут фиксировать друг друга, так как не взаимодействуют между собой. Теперь учёные нашли способ сделать следующее лучшее: математически точно визуализировать форму фотона. «Мы получили точную симуляцию фотона, испускаемого атомом на поверхности наночастицы», — рассказал New Atlas соавтор Бен Юэн. — «Форма фотона сильно зависит от наночастицы: она увеличивает вероятность излучения в тысячи раз и даже позволяет атому повторно поглощать этот фотон несколько раз».

Говоря о «форме» фотона, речь идёт не о привычном контуре объекта, а о распределении интенсивности — по сути, это карта вероятности обнаружить фотон в определённой точке пространства в заданный момент времени. Яркие области на такой карте указывают на места, где вероятность обнаружить фотон выше.

«Визуализация — это именно такое распределение фотона вскоре после его испускания», — объясняет Юэн. — «Поскольку фотон — квантовая частица, нельзя измерить его положение единожды, не уничтожив его. Но если повторять измерения множество раз, получится именно такое распределение».

Одна из поразительных особенностей квантовой механики в том, что ещё до обнаружения фотона вся детализация этого распределения содержится в его волновой функции — и именно её впервые удалось рассчитать.

Почему такую визуализацию не сделали раньше? Оказывается, Юэн и его соавтор Анжела Деметриаду изначально не ставили такую цель — это оказалось побочным продуктом общего исследования.

«Мы хотели ответить на фундаментальный вопрос: как фотоны реально испускаются атомами и молекулами, и как влияет на этот процесс их окружение?» — говорит Юэн. Раньше физики могли смоделировать это только для одиночного атома или молекулы в идеальном вакууме. Но давно известно, что окружающая среда серьёзно влияет на процесс, и ни одна теория не могла учесть все детали.

Чтобы решить задачу, команда разработала версию квантовой теории поля, учитывающую взаимодействие фотонов с кремниевой наночастицей. Проблема была в том, что существует бесконечно много способов, как наночастица может взаимодействовать с непрерывным спектром света. К счастью, исследователи нашли способ упростить задачу.

«Мы использовали раздел математики, называемый комплексным анализом, чтобы преобразовать задачу из непрерывного множества на вещественных числах в дискретное на комплексных», — поясняет Юэн. — «Хотя звучит сложно, это сильно упростило расчёты, позволив представить взаимодействие всего с несколькими сотнями отдельных “комплексных” мод свет».

Этот подход и позволил впервые создать визуализацию формы фотона.

«Удивительно, но когда мы это сделали, из теории “выпали” такие детали, как точная форма распространения света и ожидаемое распределение интенсивности фотонов», — заключает Юэн.

Исследователи отмечают, что их работа значительно продвигает вперёд понимание взаимодействия света и вещества. Это открытие может найти применение в таких областях, как солнечная энергетика, квантовые вычисления и сенсорные технологии.

0 —

Пікірлер (0)

Ыстық

Qnap бейнеөндіріс үшін жаңа NAS құрылғыларын таныстырды

2026 ж. 02 қаз.02.10.26 · 0 реакция

Tesla 30 млрд доллар көлемінде несиелік желілер ашты

2026 ж. 02 қаз.02.10.26 · 0 реакция

Әуе тасымалдары өсіп келеді, бірақ жаңа ережелер нарықты қиындатып отыр

2026 ж. 01 қаз.01.10.26 · 0 реакция
Ұсынылған
Бұлтты есептеу

Qnap бейнеөндіріс үшін жаңа NAS құрылғыларын таныстырды

Qnap бейнеөндіріс міндеттеріне арналған және жоғары жылдамдықтағы деректерді беру үшін USB4 порттарымен жабдықталған үш жаңа NAS жүйесін ұсынды. Бұл құрылғылар әртүрлі қосылу режимдерін қолдайды және үлкен сыйымдылықтағы қатқыл дискілер мен SSD-лерді пайдалануға арналған.

Қаржылық талдау

Tesla 30 млрд доллар көлемінде несиелік желілер ашты

Tesla табыстың төмендеуі мен күрделі шығындардың өсуі аясында ірі инвестицияларды қаржыландыру үшін 30 миллиард долларлық несиелік желілер ашты. Жаңа келісім компанияның бизнеске қысым күшейген жағдайда қаржылық мүмкіндіктерін кеңейтеді.

Көлік логистикасы

Әуе тасымалдары өсіп келеді, бірақ жаңа ережелер нарықты қиындатып отыр

Әуе тасымалдары логистиканың барған сайын маңызды бөлігіне айналуда, әсіресе теңіз тасымалдарының тұрақсыздығы аясында. Алайда, әуе жүкқұжаттарын рәсімдеудің жаңа ережелері нарық қатысушылары үшін қосымша қиындықтар мен тәуекелдер туғызуда.