Oglindă, oglinjoară, cine este cel mai frumos foton din ... Univers?

de dr. Ana Caramete

Într-un articol publicat la mijlocul lunii noiembrie în revista Physical Review Letters doi cercetători de la Școală de Fizică și Astronomie a Universității din Birmingham au descris o nouă modalitate de a descrie proprietățile unui foton într-un anumit mediu, simplificând matematica ce stă la baza teoriei.

Datorită faptului că proprietățile fotonilor sunt puternic dependente de mediul în care se află, matematica ce le descrie este extrem de complicată și presupune rezolvarea unui număr enorm de mare de ecuații pentru a afla un răspuns.

Cei doi autori au găsit o modalitate de a simplifica aceste calcule și formalismul dezvoltat de ei a făcut posibilă modelarea proprietăților unui foton emis de pe suprafața unei nanoparticule (o particulă cu dimensiuni de 1,000,000,000 de ori mai mici decât 1 metru), descrierea interacțiilor cu sursa emițătoare și modul în care fotonul s-a propagat, îndepărtându-se de sursă. 

În final, a putut fi posibilă generarea în premieră a imaginii unui foton, care s-a dovedit a fi o particulă de forma unei lămâi. 

Autorii au precizat însă că această formă este valabilă doar pentru un foton generat în aceste condiții și ea se schimbă complet într-un alt mediu, din cauza naturii sale duale, de particulă dar și undă. Astfel, unda se întinde sau se micșorează, se indoaie, încetinește, cu alte cuvinte are o formă diferită în funcție de mediul prin care se propagă, asemeni unui dansator care își adaptează mișcările și forma corpului la scena și muzica pe care dansează.

Si, vorba aceea, “când viața îți dă (fotoni)-lămâi…” 😊. Formalismul dezvoltat de echipa de cercetători de la Birmingham deschide un nou univers de posibilități în ceea ce privește exploatarea fotonilor: modalități noi de captare a luminii și dezvoltarea de dispozitive fotovoltaice inovative, o mai bună înțelegere a fotosintezei și producerea fotosintezei artificiale, comunicare cuantică și multe alte aplicații încă ne-gândite.

Image credit: Ben Yuen and Angela Demetriadou