A Birminghami Egyetem kutatói által a Physical Review Letters folyóiratban megjelent új elmélet részletezi, hogyan lép kapcsolatba a fény és az anyag kvantum szinten. Az elmélet lehetővé teszi egyetlen foton pontos formájának meghatározását. A fotonok, vagyis az egyedi fényrészecskék természetét még soha nem látott részletességgel vizsgálták, hogy bemutassák, hogyan bocsátják ki az atomok vagy molekulák és hogyan formálja őket környezetük.
Ezek az interakciók végtelen lehetőséget kínálnak arra, hogy a fény létezzen és terjedjen környezetében, ami viszont megnehezíti ezek modellezését, évek óta kihívást jelentve a kvantumfizikusok számára.
A birminghami kutatócsoport egy modell alkotásával próbálta csoportosítani ezeket a lehetőségeket, amely nem csak a foton és a kibocsátó közötti kapcsolatokat írja le, hanem azt is, hogyan mozog az interakcióból származó energia a távoli „távoli mezőbe”.
A számításoknak köszönhetően vizualizálni tudták a foton alakját. Ez a munka lehetőségeket nyit új kutatási irányvonalak számára a kvantumfizika és az anyagtudomány területén, mivel lehetővé teszi például új nanofotonikai technológiák tervezését, amelyek forradalmasíthatják a biztonságos kommunikációt, a kórokozók kimutatását vagy kémiai reakciók molekuláris szintű szabályozását.
Dr. Benjamin Yuen és társszerzője, Professor Angela Demetriadou, rámutattak, hogy a környezet geometriája és optikai tulajdonságai mélyreható következményekkel járnak a foton kibocsátására, meghatározva annak formáját, színét, és létezésének valószínűségét. A kutatás megalapozza a fény- és anyagközti interakciók jövőbeli alkalmazások számára való mérnöki tervezését, mint például jobb érzékelők, fejlettebb fotovoltaikus energia cellák vagy kvantum számítástechnika.
