รูปร่างของโฟตอนเดี่ยวถูกเปิดเผยเป็นครั้งแรกด้วยคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม สหราชอาณาจักร ได้พัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่น่าสนใจเพื่อทำความเข้าใจว่าแสงและสสารมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ในขณะที่งานดำเนินไป เป็นเรื่องยากเป็นพิเศษ แต่ทีมงานก็สามารถพัฒนากลยุทธ์เพื่อทำให้ปัญหาง่ายขึ้นได้ ในการทำเช่นนั้น พวกเขายังสามารถสร้างสิ่งที่แปลกประหลาดได้ เช่น ภาพที่แสดงถึงรูปร่างที่แม่นยำของโฟตอนเดี่ยว

โฟตอนเป็นอนุภาคของแสง แสง (และสสาร) มีอยู่ทั้งในรูปแบบอนุภาคและคลื่น นี้การค้นพบเป็นวิธีแก้ปัญหาของการถกเถียงกันนับพันปี เมื่อเห็นได้ชัดจากการทดลองว่าแสงแพร่กระจายเป็นคลื่น แต่ยังอธิบายได้ด้วยกลุ่มพลังงานที่แตกต่างกัน ซึ่งเราเรียกว่าโฟตอน

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนแต่ละตัวกับสสารมีความสำคัญมาก- มันขับเคลื่อนกลไกต่างๆ มากมาย ซึ่งบางส่วนเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีมากมายที่เราโต้ตอบด้วยทุกวัน การทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ถือเป็นงานที่ยิ่งใหญ่ แสงที่แพร่กระจายผ่านสิ่งแวดล้อมมีความเป็นไปได้ที่ไร้ขีดจำกัดสำหรับการโต้ตอบ

ทีมงานใช้ความเป็นไปได้อย่างต่อเนื่องนี้และทำให้ง่ายขึ้นโดยการสร้างฉากที่แยกจากกัน พวกเขาสามารถจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวปล่อยและโฟตอนในลักษณะนี้ เช่นเดียวกับวิธีที่โฟตอนเดินทางเข้าไปใน "สนามไกล" ที่ห่างไกล การคำนวณยังสามารถให้ความเข้าใจแบบกราฟิกเกี่ยวกับรูปร่างของโฟตอนได้

“การคำนวณของเราช่วยให้เราสามารถแปลงปัญหาที่ดูเหมือนจะแก้ไขไม่ได้ให้เป็นสิ่งที่สามารถคำนวณได้ และเกือบจะเป็นผลิตภัณฑ์คู่ของแบบจำลองนี้ เราสามารถสร้างภาพโฟตอนได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยเห็นมาก่อนในฟิสิกส์” ดร. เบนจามิน หยวน ผู้เขียนคนแรกกล่าวในคำแถลง-

งานเชิงทฤษฎีนี้มีการใช้งานในหลายสาขา ตั้งแต่ฟิสิกส์ไปจนถึงวัสดุศาสตร์ เทคโนโลยีที่ต้องการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารจากไปยังอุปกรณ์การแพทย์ผ่านการควบคุมปฏิกิริยาเคมีในระดับโมเลกุล จะได้รับประโยชน์จากการรู้ว่าสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

ศาสตราจารย์ Angela Demetriadou ผู้ร่วมเขียนอธิบายว่า "เรขาคณิตและคุณสมบัติทางแสงของสภาพแวดล้อมมีผลกระทบอย่างมากต่อการแผ่รังสีโฟตอน รวมถึงการกำหนดรูปร่าง สี และแม้กระทั่งความเป็นไปได้ที่โฟตอนจะเกิดขึ้น

“งานนี้ช่วยให้เราเข้าใจการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างแสงและสสารมากขึ้น และประการที่สองเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าแสงแผ่ออกไปในสภาพแวดล้อมใกล้เคียงและห่างไกลได้อย่างไร ข้อมูลจำนวนมากนี้เคยถูกมองว่าเป็นเพียง 'เสียงรบกวน' แต่มีข้อมูลมากมายอยู่ภายในซึ่งขณะนี้เราสามารถทำความเข้าใจและนำไปใช้ได้ ด้วยการทำความเข้าใจสิ่งนี้ เราได้วางรากฐานเพื่อให้สามารถออกแบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารแสงสำหรับการใช้งานในอนาคต เช่น เซ็นเซอร์ที่ดีขึ้น เซลล์พลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ได้รับการปรับปรุง หรือการคำนวณควอนตัม” ดร. Yuen กล่าวสรุป

การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสารจดหมายทบทวนทางกายภาพ-