De ontdekking van de vorm van het foton, gepubliceerd in Physical Review Letters, markeert een cruciale stap in het begrijpen van de interacties tussen licht en materie, met revolutionaire implicaties voor zonnecellen, sensoren en kwantumcomputers.
Fotonen, lichtdeeltjes, hebben een precieze vorm, en nu dankzij natuurkundigenUniversiteit van Birmingham je kunt het voor het eerst bekijken. Dit resultaat, gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrievenvertegenwoordigt een opmerkelijke prestatie in de studie van licht en de interactie ervan met de omgeving.
Het begrijpen van de vorm van een foton is niet zoiets als het beschrijven van een tastbaar object. Het is een weergave van de intensiteit van het licht, of een waarschijnlijkheidskaart die aangeeft waar het foton zich op een bepaald moment kan bevinden. De onderzoekers gebruikten geavanceerde wiskundige modellen om een foton te simuleren dat werd uitgezonden door een atoom op het oppervlak van een siliciumnanodeeltje. Dankzij deze aanpak konden we voor het eerst de ‘vorm’ ervan visualiseren. Benjamin Yuenco-auteur van de studie, legde uit hoe deze berekeningen een schijnbaar onmogelijk probleem omzetten in een nauwkeurige en unieke simulatie.
“De golffunctie van het foton, die alle informatie over zijn gedrag bevat voordat deze wordt gedetecteerd, is eindelijk begrepen”, zegt Yuen. Deze ontdekking opent nieuwe perspectieven bij het modelleren en voorspellen van de interacties tussen licht en materie.
De invloed van nanodeeltjes op de vorm van het foton
Siliciumnanodeeltjes speelden een cruciale rol in het experiment. Hun aanwezigheid maakte de emissie van een foton duizenden keren waarschijnlijker en zorgde er zelfs voor dat het door het atoom opnieuw werd geabsorbeerd. Dit fenomeen, een van de meest intrigerende in de kwantummechanica, laat zien hoe nauw het verband bestaat tussen de intensiteitsverdeling van licht en de omringende omgeving.
Het begrijpen van de vorm van het foton is niet alleen een wetenschappelijke prestatie, maar een potentiële revolutie voor tal van technologieën. Van efficiëntere zonnecellen tot geavanceerde sensoren en toepassingen in quantum computing, de mogelijkheden zijn enorm, zoals Yuen concludeert:
Dit onderzoek stelt ons in staat details te interpreteren die voorheen als ruis werden beschouwd, en deze om te zetten in waardevolle informatie voor het ontwerpen van nieuwe interacties tussen licht en materie.
