Birminghami ülikooli teadlased, kelle tööd on avaldatud ajakirjas Physical Review Letters, on süvenenud footonide - elektromagnetkiirguse väikseimate osakeste ehk kvantide - keerulisse käitumisse. Nende uurimistöö näitab, kuidas aatomid või molekulid footone emiteerivad ja kuidas nende kuju mõjutab ümbritsev keskkond.
See keeruline vastastikmõju annab valguse eksisteerimiseks ja liikumiseks ümbritsevas keskkonnas lõputuid võimalusi. See tohutu potentsiaal muudab nende vastastikmõjude modelleerimise aga uskumatult keeruliseks väljakutseks, millega kvantfüüsikud aastakümneid tegelenud on.
Rühmitades need võimalused erinevateks kogumiteks, suutis Birminghami töörühm luua mudeli, mis kirjeldab mitte ainult footoni ja kiirguse saatja vahelisi vastastikmõjusid, vaid ka seda, kuidas selle vastastikmõju energia liigub „kaugvälja“.
Samal ajal suutsid nad oma arvutuste abil koostada footoni enda visuaali.
„Meie arvutused võimaldasid meil muuta näiliselt lahendamatu probleemi millekski, mida saab arvutada. Ja peaaegu mudeli kõrvalproduktina suutsime toota selle fotoni kujutise, mida pole füüsikas varem nähtud,“ selgitas uuringu esimene autor Benjamin Yuen.
Töö on oluline, sest see avab kvantfüüsikutele ja materjaliteadusele uusi uurimisvõimalusi. Kui teadlased suudavad täpselt määratleda, kuidas footon ainega ja selle keskkonna teiste elementidega suhtleb, saavad nad kavandada uusi nanofotoonilisi tehnoloogiad, mis võiksid muuta näiteks meie turvalist suhtlemist, haigustekitajate avastamist või keemiliste reaktsioonide juhtimist molekulaarsel tasandil.
„Keskkonna geomeetrial ja optilistel omadustel on sügavad tagajärjed sellele, kuidas footonid kiirguvad, sealhulgas määrab see footoni kuju, värvi ja isegi selle tõenäosuse,“ rääkis kaasautor ja Birminghami ülikooli Angela Demetriadou.
