惊人的理论意外地揭示了光子的精确形状

旨在探寻光与产生光的材料之间相互作用的计算可能会无意中描述光子的轮廓，以前所未有的细节揭示其形状。

英国物理学家开发的一个新模型提供了光和物质接触点的完整量子描述，维护图片当粒子在混乱的场中变焦时，这种相互作用如何继续影响粒子。

“我们的计算使我们能够将看似无法解决的问题转化为可以计算的问题，”说伯明翰大学理论物理学家 Ben Yuen。

“而且，几乎作为该模型的副产品，我们能够生成这张光子图像，这是物理学中以前从未见过的东西。”

光子的双重性质挑战了我们的想象力，无论是在无形海洋中荡漾的波浪，还是以自身速度极限缩放的无质量物体。

它的存在是一个谜，可以通过概率数学以不可思议的精确度来表示，但没有方便的类比可以用来描绘我们的形状、大小和颜色世界中的样子。

然而光的某些特性可能会转化为熟悉的东西。在其量子编码中——被称为波函数– 谎言规则规定了光子对其环境的影响范围。

我们所经历的霓虹灯路牌的苍白光芒或夏日的阳光，都是电磁学语言中原子之间的交换。当电子在轨道上移动时，它们会发出相应的能量单位，即光子。

我们的技术能力的提高这种电磁对话揭示了光穿过物质宇宙的令人难以置信的复杂性。

这一旅程不再被理解为能量从发射点到目的地的单向通道；相反，它的量子性质它继续沿着其路径反馈，物理学家称之为非马尔可夫动态。

“环境的几何形状和光学特性对光子的发射方式具有深远的影响，包括定义光子的形状、颜色，甚至它存在的可能性，”说伯明翰大学理论物理学家 Angela Demetriadou。

为了更好地理解光子穿越时间和物质的非马尔可夫旅行的量子规则，Yuen 和 Demetriadou 开发了一种独特的模型，该模型描述了光在硅纳米粒子中的原子发射后立即接触的那种开放环境。

他们的基础理论不仅似乎以前所未有的精度从起点捕获了光的传播，而且在“噪音”的相互作用准确地描述了光量子周围场的强度梯度。

随着我们对更小、更快、更精确和更灵敏技术的渴望不断增加，准确预测光子留下的量子足迹的需求将变得越来越重要。

“通过理解这一点，我们为未来的应用设计光与物质的相互作用奠定了基础，例如更好的传感器、改进的光伏能源电池或,”说元.

这项研究发表于物理评论快报。