Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ στο Ηνωμένο Βασίλειο ανέπτυξαν ένα μοντέλο υπολογιστή για να κατανοήσουν πώς αλληλοεπιδρούν το φως και η ύλη. Η ομάδα μπόρεσε να αναπτύξει μια στρατηγική για να απλοποιήσει το πρόβλημα και κατάφερε να δημιουργήσει μια εικόνα που αντιπροσωπεύει το ακριβές σχήμα ενός φωτονίου.
Ένα φωτόνιο είναι ένα σωματίδιο φωτός. Το φως και η ύλη υπάρχει και ως σωματίδιο και ως κύμα. Αυτή η ανακάλυψη της δυαδικότητας ήταν η λύση σε χρόνια συζητήσεων, όταν έγινε φανερό από πειράματα ότι το φως διαδίδεται ως κύμα, αλλά μπορεί επίσης να περιγραφεί από διαφορετικά πακέτα ενέργειας τα οποία ονομάζουμε φωτόνια.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ μεμονωμένων φωτονίων και ύλης είναι πολύ σημαντική στην κβαντική μηχανική. Το φως που διαδίδεται μέσω του περιβάλλοντος έχει απεριόριστες δυνατότητες αλληλεπίδρασης. Η ομάδα πήρε αυτό το συνεχές φάσμα και το απλοποίησε δημιουργώντας ένα διακριτό σύνολο. Με αυτό το τρόπο κατάφερε να μοντελοποιήσει αυτή την αλληλεπίδραση. Οι υπολογισμοί μπόρεσαν επίσης να δώσουν μια γραφική κατανόηση του σχήματος ενός φωτονίου.
Τέλος εποχής για τις θυρίδες στις τράπεζες – Τι αλλάζει
Η θεωρητική αυτή εργασία έχει εφαρμογές σε διάφορους τομείς, από τη φυσική έως την επιστήμη των υλικών. Ακόμη, οι τεχνολογίες που απαιτούν αλληλεπιδράσεις μεταξύ φωτός και ύλης, όπως οι τηλεπικοινωνίες και οι ιατρικές συσκευές μπορούν να επωφεληθούν από αυτή την ανακάλυψη. Πιο συγκεκριμένα, όπως εξήγησε μια εκ των συγγραφέων της έρευνας, καθηγήτρια Άντζελα Δημητριάδου, “η γεωμετρία και οι οπτικές ιδιότητες του περιβάλλοντος έχουν βαθιές συνέπειες στον τρόπο εκπομπής των φωτονίων, συμπεριλαμβανομένου του καθορισμού του σχήματος, του χρώματος των φωτονίων, ακόμη και της πιθανότητας ύπαρξης”.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters.
