全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250

不錯過知識訊息,立即加入國家地理官方X

Dec. 15 2024

科學家意外發現「光子」的精確形狀

  • 光子的形狀

    光子的形狀

1

科學家意外地描繪出了光子的輪廓,首次以前所未有的細節展現了光子的形狀。英國物理學家開發了一種新模型,能夠完整地以量子描述光與物質的互動過程,並保留了光子在充滿場的複雜環境中穿行所帶來的影響。

我們日常所感受到的光,例如:霓虹燈微弱的光輝或夏日陽光的照耀,其實是原子之間以電磁語言進行的能量轉換。在軌域發生躍遷時,會以特定能量單位「喊話」,這些能量單位便是光子。

光子既是無質量的粒子,以極速穿行於宇宙,也是一種波,彷彿在無形的海洋中起伏不定,這種波粒二元性挑戰了我們的想像力。它的存在本身就是一個謎,我們只能用波函數的形式來表示它,卻無法在現實世界中以特定的形狀、大小或顏色來具現化它的模樣。然而,光的一些特性可能可以轉化為我們熟悉的形式,在其波函數裡包含了規範光子如何影響周圍環境的規則。

隨著技術進步,光在物質宇宙中的傳播複雜性有了更多發現,光的傳播已不再僅僅是一條從發射點到目的地的單向路徑,其量子性質中還保留了一種「記憶」,這種記憶會沿著光子的路徑回饋,物理學家稱之為「非馬可夫動態」。為了更容易地理解光子的非馬可夫動態規則,科學家開發了一種獨特模型,描述了光子在與開放環境交互作用的過程。

AD

ads-parallax

研究團隊從頭開始構建,不僅以前所未有的精確度捕捉了光從起點傳播的過程,還在「噪聲」中找到了與光子周圍場梯度相符的細節描述,在模型的副產品中,意外產生了光子外形的圖像,此項研究發表於《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

 

資料來源:伯明罕大學

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

DEC. 2024

2024年度精選影像

跟著國家地理攝影師回顧全年精采故事

2024年度精選影像

AD

熱門精選

AD

AD

Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250