Za to zaskakujące odkrycie odpowiadają naukowcy z brytyjskiego Uniwersytetu w Birmingham. To właśnie oni jako pierwsi, dzięki zaawansowanym modelom komputerowym służącym do wizualizacji interakcji między światłem a materią, byli w stanie odtworzyć kształt pojedynczego fotonu. Naukowcy zwracają tutaj uwagę na fakt, iż wiedza ta może się przyczynić nie tylko do poszerzenia naszej wiedzy z zakresu badań podstawowych, czy mechaniki kwantowej, ale także może być wykorzystana w bardzo wielu urządzeniach elektronicznych, z których korzystamy na co dzień.
Już w szkole podstawowej uczniowie uczą się o swoistym dualizmie korpuskularno-falowym, czyli o nietypowej naturze światła. Z jednej strony bowiem rozprzestrzenia się ono jak typowa fala, to jednocześnie można ją opisać jako dyskretne pakiety energii, czyli właśnie fotony. Oddziaływanie takiego tworu o dwoistej naturze z materią od dawna stanowi spore wyzwanie, szczególnie jeżeli schodzimy w badaniach na poziom fizyki kwantowej.
Czytaj także: Mamy to! Naukowcy wiedzą, jak ciężka może być… cząstka światła. Czy foton może mieć masę?
Aby jednak w końcu przełamać tę niemoc w badaniu interakcji światła z materią, naukowcy stworzyli model uwzględniający względnie łatwy, dyskretny zestaw interakcji. W ramach swojego eksperymentu naukowcy przyjrzeli się najpierw interakcjom między fotonem a jego emiterem, a następnie przemieszczaniu się fotonu ku tzw. dalekiemu polu. Model komputerowy analizujący te sytuacje — jak się później okazało — stworzył wizualizację kształtu fotonu.
To niezwykle interesujące odkrycie, bowiem w końcu zobaczyliśmy, jak może wyglądać cząstka, która tylko w określonych warunkach zachowuje się jak cząstka, podczas gdy w innych zachowuje się jak fala.
Wyniki badań z pewnością przydadzą się nie tylko fizykom, ale także specjalistom i przedsiębiorstwom z branży materiałoznawstwa i wysokich technologii, w których komponenty elektroniczne bazują na interakcjach światła z materią.
Czytaj także: Tak wyglądają splątane fotony. Ten symbol przyspieszy komputery kwantowe
Badacze przyznają, że na tym poziomie wiedzy możemy już analizować geometrią i właściwościami optycznymi zarówno środowiska eksperymentu, jak i badanej materii. To one wszak będą definiować kształt, czy barwę fotonów. Wyniki takich prac mogą się przyczynić do powstawania zupełnie nowej generacji zaawansowanych czujników, wydajniejszych ogniw fotowoltaicznych, a być może także do udoskonalenia rozwijającej się intensywnie branży komputerów kwantowych.
Wyniki badań prowadzonych na Uniwersytecie w Birmingham wnoszą bardzo wiele do naszej obecnej wiedzy o naturze fotonów. Nowe informacje natomiast mogą zainspirować przemysł do ich wykorzystania w technologiach nowej generacji. W świecie, w którym energia słoneczna staje się coraz ważniejsza, zwiększanie wydajności ogniw fotowoltaicznych jest na wagę złota. Możemy zatem z wypiekami czekać na praktyczne zastosowanie nowej wiedzy i odblokowanie nowych możliwości z zakresu manipulowania światłem.