نوشته و ویرایش شده توسط مجله به رنگ صبح
فوتونها ذراتی می باشند که به ما امکان دیدن را با چشم یا دوربین خواهند داد. هنگامی که فوتونها به شبکیه چشم یا حسگرهای دوربین ما میرسند، اطلاعاتی درمورد منبعی که آنها را ساطع کرده است، با خود حمل میکنند و به مغز یا دوربینهای ما اجازه خواهند داد عکس بسازند. بااینحال، چیزی که فوتونها هیچ زمان نمی توانند از آن عکس بگیرند، فوتونهای دیگر است. آن هم به این علت که این ذرات به هیچ وجه با یکدیگر تعامل ندارند. اما اکنون فیزیکدانان توانستهاند تجسم و عکس دقیق ریاضیاتی شکل یک فوتون را ثبت کنند.
«بن یوئن» (Ben Yuen)، فیزیکدان از دانشگاه بیرمنگام انگلیس، به نیواطلس درمورد ثبت شکل فوتون میگوید که «شکل» یک فوتون را به سختی میتوان اشکار کرد و درواقع به این معنی نیست که شکل یک جسم معمولی را نشان دادهایم. درعوض، شکل فوتون یک توزیع شدت (Intensity Distribution) است؛ بهعبارت دقیقتر، عکس یک فوتون نقشه جایی است که میتوانید انتظار داشته باشید فوتون را در یک نقطه خاص از زمان در آن اشکار کنید؛ مناطق روشنتر این نقشه نیز نشاندهنده شانس بیشتری برای ظاهرشدن فوتون در آنجا است.
ثبت عکس شکل یک فوتون
بن یوئن درمورد عکس فوتون میگوید:
«تجسم و عکس [شکل فوتون] همان توزیع فوتون است که زمان کوتاهی بعد از گسیلشدن آن به ثبت رسیده است. از آنجایی که فوتون یک ذره کوانتومی است، نمیتوانید آن را در یک حرکت اندازهگیری کنید، این چنین کاری آن را از بین میبرد. بااینحال، اگر بخواهید اندازهگیری محل شناسایی فوتون را چندین دفعه تکرار کنید، یک توزیع را خواهید دید.»
آخرین مطالب
- چطور با اندوخته کم در نقره اندوختهگذاری کنیم؟_به رنگ صبح
- چطور پولدار شویم؛۱۶ راه پولدار شدن_به رنگ صبح
- اختلال استرس بعد از سانحه یا PTSD در سایه جنگ: چطور سپس از جنگ به اسایش برسیم؟_به رنگ صبح
- بازیهای جام جهانی ۲۰۲۶ با همکاری فاکس وان در یوتوب پخش میشوند_به رنگ صبح
- آنتروپیک سریعتر از OpenAI به بورس میرود؛ محک جدی برای حباب هوش مصنوعی_به رنگ صبح
به حرف های بن یوئن، یکی از شگفتترین چیزها درمورد مکانیک کوانتومی این است که قبل از شناسایی فوتون، همه اطلاعات و جزییات توزیع شدت فوتون را از قبل از طریق مقولهای به نام «تابع موج» (Wave Function) خواهید داشت، درواقع از همین طریق محققان توانستند برای اولین بار توزیع شدت فوتون را محاسبه کنند، یا به عبارت سادهتری، «تصویری» از فوتون به دست آورند.
مسئله دلنشین این پژوهش این است که اصلاً مقصد اول محققان ثبت تصویری از فوتون نبوده است. آنها میخواستند به سوال اساسیتری جواب دهند: فوتونها واقعاً چطور از اتمها و مولکولها ساطع خواهد شد و محیط آنها چه تأثیری بر این فرایند دارد؟ پیشازاین فیزیکدانان فقط قادر به مدلسازی دقیق این فرایند در خلاء بودند که فقط شامل یک اتم یا مولکول می بود. بااینحال، میدانیم که محیط میتواند تأثیر عمیقی بر این فرایند داشته باشد، اما هیچ نظریهای نتوانسته است همه جزئیات آن را بهطور کامل نشان دهد.
برای دستیابی به این مقصد، محققان نسخهای از نظریه میدان کوانتومی که شامل یک نانوذره سیلیکونی در تعامل با فوتونها می بود، نقل کردند. آنها با انجام یک سری محاسبات ریاضیاتی پیچیده توانستند این قضیه را رفع کنند و به گفتن یک محصول جانبی، تصویری نیز از فوتون ثبت شد.
یافتههای این پژوهش در Physical Review Letters انتشار شده است.
دسته بندی مطالب
