Une nouvelle théorie révèle la forme d’un photon unique

MADRID, le 19 novembre (EUROPA PRESS) –

Les photons (particules individuelles de lumière) ont été explorés avec un niveau de détail sans précédent pour montrer comment ils sont émis par des atomes ou des molécules et comment ils sont façonnés par leur environnement.

La nature de cette interaction donne lieu à des possibilités infinies pour que la lumière existe et se propage, ou voyage, à travers son environnement. Cependant, cette possibilité illimitée rend les interactions exceptionnellement difficiles à modéliser et constitue un défi que les physiciens quantiques s’efforcent de relever depuis plusieurs décennies.

En regroupant ces possibilités en ensembles distincts, une équipe de l’Université de Birmingham a pu produire un modèle qui décrit non seulement les interactions entre le photon et l’émetteur, mais également la manière dont l’énergie de cette interaction se propage dans le « champ lointain » lointain. ” En même temps, ils ont pu utiliser leurs calculs pour produire une visualisation du photon lui-même.

Le premier auteur, le Dr Benjamin Yuen, de la Faculté de physique et d’astronomie de l’Université, a expliqué dans une déclaration: “Nos calculs nous ont permis de transformer un problème apparemment insoluble en quelque chose qui peut être calculé. Et, presque comme un sous-produit du modèle, nous avons pu produire cette image d’un photon, quelque chose qui n’avait jamais été vu auparavant en physique. “

Ces travaux sont importants car ils ouvrent de nouvelles voies de recherche pour les physiciens quantiques et la science des matériaux, comme l’expliquent les auteurs dans un article publié dans Lettres d’examen physique. En étant capables de définir précisément comment un photon interagit avec la matière et d’autres éléments de son environnement, les scientifiques peuvent concevoir de nouvelles technologies nanophotoniques qui pourraient changer notre façon de communiquer en toute sécurité, nous détectons des agents pathogènes ou contrôlons des réactions chimiques au niveau moléculaire, Par exemple.

La professeure co-auteure Angela Demetriadou, également de l’Université de Birmingham, a déclaré : « La géométrie et les propriétés optiques de l’environnement ont de profondes conséquences sur la manière dont les photons sont émis. y compris la définition de la forme, de la couleur et même la probabilité de leur existence. »

Le Dr Benjamin Yuen a ajouté : « Ce travail nous aide à accroître notre compréhension de l’échange d’énergie entre la lumière et la matière et, deuxièmement, à mieux comprendre comment la lumière rayonne dans son environnement proche et lointain. Auparavant, je pensais qu’une grande partie de ces informations n’étaient que du « bruit ». “, mais il contient tellement d’informations que nous pouvons désormais les interpréter et les utiliser. En comprenant cela, nous posons les bases pour pouvoir concevoir des interactions entre la lumière et la matière pour des applications futures, telles que de meilleurs capteurs, des cellules photovoltaïques améliorées ou l’informatique quantique. »