惊人的理论意外揭示了光子的精确形状

旨在了解光与产生光的材质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。

由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。维护图片当粒子在纠结的场中缩放时，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，”说伯明翰大学的理论物理学家 Ben Yuen。

“而且，几乎作为模型的副产品，我们能够生成这个光子图像，这在物理学中是前所未有的。”

具有属性波浪在无形的海洋中荡漾，以及无质量的物体以速度本身的极限飞驰，光子的双重性质挑战了我们的想象力。

它的存在是一个谜语，可以用概率数学以不可思议的精度来表示，但没有方便的类比，我们可以用它来描绘它在我们的形状、大小和颜色的世界里可能是什么样子。

然而，光的某些品质可能会转化为熟悉的东西。在其量子编码中 - 称为其波函数– 谎言规则规定了光子对其环境的影响边界。

我们所体验到的霓虹灯路牌的苍白光芒或夏日的阳光，用电磁学的语言来说，就是原子之间的交换。当电子在其轨道上移动时，它们会以相应的能量单位（称为光子）发出呼喊。

提高我们的技术能力约束和引导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。

这段旅程不能再被理解为能量从发射点到目的地的单向通道;相反，它的量子性质保留一种记忆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有着深远的影响，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之旅的这些量子规则，Yuen 和 Demetriadou 开发了一个独特的模型，该模型描述了光在被硅纳米粒子中的原子发射后立即接触的开放环境类型。

他们的自下而上的理论不仅似乎以前所未有的精度捕捉到了光从起点开始的传播，而且在 ”噪声“的相互作用，准确描述了围绕光量子的场强度梯度。

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

“通过了解这一点，我们为能够为未来的应用设计光-物质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，或者量子计算,"说袁。

这项研究发表在物理评论信.

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