לאחרונה הולידו פיזיקאים בריטים תיאוריה חדשה על האינטראקציות בין חומר לאור ברמה הקוונטית, ויצירות אלה הביאו גם מעניינות מאוד: לראשונה, חוקרים אלה הצליחו להגדיר את הצורה המדויקת של פוטון מבודד.
הפוטונים הם החלקיקים המשמשים וקטור לחוזק אלקטרומגנטי, ובהרחבה, באור גלוי בזכותנו אנו מסוגלים לדמיין את הסביבה שלנו. אבל גם אם הם בשפע להפליא, אלה חפצים, באופן פרדוקסאלי, עדיין רחוקים מלהיות מובנים בצורה מושלמת על ידי פיזיקאים.
האופן בו הם מתקשרים עם חומר, בפרט, מורכב ביותר. כדי להבין את כל הניואנסים, עלינו להצליח תחילה להמשג ואז לקשר שלל תופעות לעיתים קרובות קשה מאוד לתפעל, בפרט מכיוון שחלק גדול מהם מתרחש בתחום הקוונטי.
«אופי האינטראקציות הללו פותח אפשרויות אינסופיות ביחס לקיומו והפצת האור באמצעות סביבתו. אפשרויות בלתי מוגבלות אלה מקשות על האינטראקציות למדגמן במיוחד, וזה אתגר שפיזיקאים קוונטיים מחפשים לקחת במשך כמה עשורים"הסבירו את מחברי המחקר בהודעה לעיתונות מאוניברסיטת בירמינגהם.
מסגרת תיאורטית חדשה על התנהגות פוטון
כדי לפשט את המשוואה, חוקרים אלה החליטו אפוא לקבץ את כל האפשרויות הללו בכמה קבוצות מוגדרות היטב. הודות לגישה זו, הם הצליחו להקים מודל בהחלט מפושט ביחס למציאות, אך עדיין קוהרנטי ומלא מאוד: הוא מתאר לא רק את הקשר בין הפוטון לאובייקט הפולט אותו, אלא גם את התנהגות האנרגיה הנובעת מאינטראקציות אלה.
לכן אלה עבודה חשובה, מכיוון שהם מאפשריםהגדירו במדויק כיצד חלקיקים חשובים במיוחד אלה מתקשרים עם האלמנטים השונים בסביבתם.
«עבודות אלה עוזרות לנו להעמיק את הבנתנו את חילופי האנרגיה בין אור לחומר"מסביר את בנימין יואן, מחבר משותף של המחקר. ""ישנם אותות רבים שנחשבו בעבר כ"רעש "פשוט, אך למעשה מכילים מידע רב אליהם אנו יכולים כעת לתת משמעות"הוא שמח.
בהרחבה, מחקר זה מנקה אפוא דרכים חדשות כי פיזיקאים יוכלו ללוות לקידום תחומים כמו פיזיקה קוונטית או מדעי חומרים. המחברים מציינים במיוחד "טכנולוגיות ננופוטוניות חדשות"מי יכול"שנה את הדרך שלנו לתקשר, לאתר פתוגנים או אפילו לשלוט בתגובות כימיות בקנה מידה מולקולרי».
דיוקן הרובוט הראשון של פוטון
במקביל, יצירות אלה העלו גם חידוש אנקדוטלי יחסית יחסית בהקשר של יצירה זו, אך בכל זאת מרתק:לראשונה הצליחו המחברים לדגמן את "צורת הפוטון"ו בעיתון המחקר שלהם הם אכן מציגים צורה מעגלית מעורפלת הגורמת מעט לחשוב על תא שנראה תחת מיקרוסקופ, מוקף הילה מוזרה בצורת כוכב.
מושג זה של "צורה" של פוטון די מטריד בהתחלה. בניגוד לנויטרונים ופרוטונים המהווים את האטומים, הפוטונים אינםבדרך כלל לא מתואר כאובייקטים פיזייםו שלא כמו האחרון, יש צורך לעבור כמה שכבות של הפשטה לא תמיד אינטואיטיביות מאוד ללמוד אותן.
אכן, בדרך כלל נחשב כי פוטונים קיימים רק באמצעות אינטראקציות שלהם; הם מתוארים באופן קבוע כגלים ולא חלקיקים מוחשיים (ראו הרעיון שלConlit Corpuscule). בהרחבה, רוב הדגמים הפיזיים מייחסים להם אאֶפֶסושקול שיש להםאין גודל או צורה מוגדרים היטבו
כיצד הצליחו אפוא המחברים לדמיין צורה שלפי פרשנויות אלה פשוט לא קיימת?כדי להבין זאת, יש לשקול מחדש את עצם ההגדרה של הצורה. כי כאן, אנחנו לא מדברים על גבולות חפץ חומרי כמו כדור או קוביה; במקום זאת, זו שאלה שלחלוקת אנרגיה.
כדי לדמיין את הרעיון הזה, אנו יכולים לגשת אליו על ידי ביצוע מעקף בעולם המוזיקה. כל תו (DO, Ré, MII וכו ') בנוי סביב תדר בסיסי שקובע את גובהו. אך לעיתים רחוקות הוא לבד: התדר הבסיסי מלווה כמעט תמיד בתדרים דיסקרטיים אחרים הנקראים חלקים, והם הם שקובעים את הפרמטרים האחרים של צליל - כמו הגמביה שלו. בדיוק בגלל החלקים הללו, שניהול פסנתר הוא עשיר בהרבה מזה שיוצא ממזלג כוונון, למשל; התפלגות התדרים הללו משנה את האופן בו גל הקול מתקשר עם עור התוף שלנו.
באותו אופן, האנרגיה של הפוטונים מופצת בכמהמצבי תדרשׁוֹנֶה. בדומה לתו מוסיקה, תפוצה זו ממלאת תפקיד מכריע באופן בו הפוטון מתקשר עם סביבתו, ובמיוחד עם שדות חשמליים.
במילים אחרות, תמונה זו אינה מייצגת צורה פיזית שאפשר לגעת בו או לצפות במיקרוסקופ. שם "צוּרָה»המדובר הוא למעשה אכרטיס הפצת אנרגיה המועבר על ידי הפוטוןעל תדרים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי; זו דרך שלמייצגים חזותית את התוצאה של האינטראקציות בין הפוטון לחומרהמתוארים במודל החוקרים (ראה לעיל).
בכל אופן, הכל אותו דבר הדיוקן הראשון של פוטון. וגם אם מדובר רק בייצוג מופשט, יהיה מעניין מאוד לפקוח עין על העבודה הבאה שתשתמש במסגרת תיאורטית חדשה זו כדי לקדם תחומים מרתקים כמו פיזיקה קוונטית.
🟣 לא להחמיץ שום חדשות בעיתון החנון, הירשםחדשות גוגלו ואם אתה אוהב אותנו, יש לנועלון כל בוקרו
