La scoperta della forma del fotone, pubblicata su Physical Review Letters, segna un passo cruciale nella comprensione delle interazioni tra luce e materia, con implicazioni rivoluzionarie per celle solari, sensori e informatica quantistica.
©Benjamin Yuen
I fotoni, le particelle di luce, hanno una forma precisa, e ora grazie ai fisici dell’Università di Birmingham è possibile visualizzarla per la prima volta. Questo risultato, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, rappresenta un traguardo notevole nello studio della luce e della sua interazione con l’ambiente.
Capire la forma di un fotone non è come descrivere un oggetto tangibile. Si tratta di una rappresentazione dell’intensità della luce, ovvero di una mappa delle probabilità che indica dove potrebbe trovarsi il fotone in un dato momento. I ricercatori hanno utilizzato modelli matematici avanzati per simulare un fotone emesso da un atomo situato sulla superficie di una nanoparticella di silicio. Questo approccio ha permesso di visualizzare per la prima volta la sua “forma”. Benjamin Yuen, coautore dello studio, ha spiegato come questi calcoli abbiano trasformato un problema apparentemente impossibile in una simulazione precisa e unica.
“La funzione d’onda del fotone, che contiene tutte le informazioni sul suo comportamento prima di essere rilevato, è stata finalmente compresa,” afferma Yuen. Questa scoperta apre nuove prospettive nel modellare e prevedere le interazioni tra luce e materia.
L’influenza delle nanoparticelle sulla forma del fotone
Le nanoparticelle di silicio hanno giocato un ruolo cruciale nell’esperimento. La loro presenza ha reso migliaia di volte più probabile l’emissione di un fotone e ha persino consentito a quest’ultimo di essere riassorbito dall’atomo. Questo fenomeno, uno dei più intriganti della meccanica quantistica, dimostra quanto sia stretta la connessione tra la distribuzione di intensità della luce e l’ambiente circostante.
La comprensione della forma del fotone non è solo un traguardo scientifico, ma una rivoluzione potenziale per numerose tecnologie. Da celle solari più efficienti a sensori avanzati e applicazioni nell’informatica quantistica, le opportunità sono vaste, come conclude Yuen:
Questa ricerca ci permette di interpretare dettagli precedentemente considerati rumore, trasformandoli in informazioni preziose per progettare nuove interazioni tra luce e materia.
Fonte: Physical Review Letters
