Anlık Bildirim

Işık hızında hareket eden kütlesiz “fotonun” ilk görseli paylaşıldı

Işık ve maddenin kuantum düzeyinde nasıl etkileşime girdiğini açıklayan yeni bir teori, araştırmacıların ilk kez tek bir fotonun nasıl göründüğünü tanımlamalarını sağladı.
Işık hızında hareket eden kütlesiz fotonun ilk görseli paylaşıldı Tam Boyutta Gör
Birmingham Üniversitesi'nden bilim insanları, ışık ve maddenin kuantum düzeydeki etkileşimlerine dair çığır açıcı bir teori geliştirdi. Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bu araştırma, ilk kez tek bir fotonun (ışığın bireysel parçacığı) kesin biçimini tanımlamayı mümkün kıldı.

Bilmeyenler için foton, ışığın ve diğer elektromanyetik dalgaların yapıtaşı olan temel bir parçacıktır. Gözle görülmese de etrafımızda ışık olarak algıladığımız şeyin temelinde fotonlar bulunuyor. Fotonlar, enerjiyi taşıyıp boşlukta ışık hızında hareket etseler de ilginç bir şekilde, kütleleri yoktur. Bir ampul yandığında, güneş ışığı üzerimize vurduğunda veya bir radyo sinyali yayıldığında aslında fotonlar çevremizde hareket eder ve bizimle etkileşim kurar. Bu parçacıklar hem dalga gibi davranır hem de parçacık gibi, bu da onları doğanın en ilginç fenomenlerinden biri yapıyor.

Fotonları görselleştirmek oldukça zor

Fotonlar, retinamıza ya da bir kamera sensörüne ulaştıklarında, geldikleri kaynak veya yansıdıkları nesneler hakkında bilgi taşırlar. Ancak fotonlar, birbiriyle doğrudan etkileşime girmediği için başka fotonların görüntüsünü oluşturamazlar.

Birmingham Üniversitesi’nden Ben Yuen ve Angela Demetriadou liderliğindeki ekip, bu sorunun üstesinden gelerek bir fotonun "şeklinin" matematiksel olarak doğru bir görselleştirmesini oluşturdu. Bu şekil, bir fotonun yayıldığı sıradaki olasılık yoğunluğunun bir haritası olarak tanımlanıyor.

Fotonun "şekli" ne anlama geliyor?

Işık hızında hareket eden kütlesiz fotonun ilk görseli paylaşıldı Tam Boyutta Gör
Yuen, fotonun şeklinin bir nesneninki gibi fiziksel bir sınır ya da hacim ifade etmediğini vurguluyor. Bunun yerine, bu görselleştirme, bir fotonun belirli bir zamanda nerede bulunma olasılığının daha yüksek olduğunu gösteren bir yoğunluk dağılımını temsil ediyor. Görselleştirmedeki parlak alanlar, fotonun orada olma olasılığının daha yüksek olduğunu ifade ediyor.

Fotonlar bir kuantum parçacığı olduğu için onları tek seferde ölçmek mümkün değil zira bu, onları yok eder. Ancak, bir fotonun nerede tespit edildiğinin ölçümünü birçok kez tekrarlarsanız, tam olarak bu dağılım ortaya çıkıyor. Dahası, kuantum mekaniğiyle ilgili en tuhaf şeylerden biri de, foton tespit edilmeden önce, bu yoğunluk dağılımının tüm detay bilgilerinin, fotonun ‘dalga fonksiyonu’ dediğimiz şey aracılığıyla zaten mevcut olması. Bilim insanları bunu ilk kez hesaplayabildi.

Çalışmanın arkasındaki teknoloji

Araştırmacılar, bu görselleştirmeyi oluşturmak için kuantum alan teorisinin geliştirilmiş bir versiyonunu kullandı. Bu teoride, silikon bir nanoparçacık ile etkileşime giren fotonlar analiz edildi. Bu süreç, sonsuz sayıda olasılığı ele alan bir matematiksel model gerektiriyordu. Ekip, karmaşık analiz yöntemlerini kullanarak bu olasılıkları sınırladı ve daha basit bir modele dönüştürdü.

Işık hızında hareket eden kütlesiz fotonun ilk görseli paylaşıldı
Esasında araştırma, fotonların atomlar veya moleküller tarafından nasıl yayıldığını ve çevrelerinden nasıl etkilendiğini benzersiz bir detayla inceliyor. Bu etkileşimlerin doğası, ışığın çevresinde sonsuz sayıda olasılıkla var olmasını ve yayılmasını mümkün kılıyor. Ancak bu sınırsız olasılık, bilim insanları için onlarca yıldır çözülmesi güç bir problem olarak varlığını sürdürüyor.

Fotonun ilk görsel temsili

Birmingham Üniversitesi araştırma ekibi, bu olasılıkları belirli gruplara ayırarak, bir foton ile yayıcı arasındaki etkileşimleri ve bu etkileşimden çıkan enerjinin uzak alanlara nasıl yayıldığını açıklayan bir model geliştirdi. Üstelik, bu hesaplamalar sonucunda bir fotonun görsel bir temsili de ilk kez elde edildi.

Araştırmacılar, bu çalışmanın ışık ve maddenin nasıl etkileşime girdiğine dair anlayışımızı büyük ölçüde geliştirdiğini ve bunun güneş hücreleri, kuantum hesaplama ve sensörlerde kullanılabileceğini söylüyorlar. Fotonun maddeyle ve çevresindeki diğer unsurlarla nasıl etkileştiğini tam anlamıyla tanımlayabilmek, güvenli iletişim, patojen tespiti veya moleküler düzeyde kimyasal reaksiyonların kontrolü gibi alanlarda yeni nanofotonik teknolojilerin tasarlanmasını sağlayabilir.

Kaynakça https://newatlas.com/physics/photon-shape-first-image-visualization/ https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.203604 Bu haberi, mobil uygulamamızı kullanarak indirip,
istediğiniz zaman (çevrim dışı bile) okuyabilirsiniz:
DH Android Uygulamasını İndir DH iOS Uygulamasını İndir
Editörün Seçimi Yorum
Parçacık haliyle foton zaten kuantum alan teorisindeki fiziksel alanın ajitasyonu gibi. Kuantum fiziğinin tarihsel temelinde yatan parçacık fotondur. Einstein'a...
Yorumu gör »
Nat Alianovna
Önceki Haftalar
Tüm Zamanların En İyi Yorumcuları
ANLIK GÖRÜNTÜLEMELER
1 Kişi Okuyor (0 Üye, 1 Misafir) 1 Masaüstü

GENEL İSTATİSTİKLER
26942 kez okundu.
11 kişi, toplam 12 yorum yazdı.

HABERİN ETİKETLERİ
ışık, foton ve
Sorgu:

Editörün Seçtiği Sıcak Fırsatlar

Sıcak Fırsatlar Forumunda Tıklananlar

Tavsiyelerimiz

Yeni Haber
şimdi
Geri Bildirim