سرانجام فوتون روی خود را به دانشمندان نشان داد

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، فیزیک کوانتوم می‌تواند اطلاعات زیادی درباره پرتو نور و بسته‌های سازنده آن یعنی فوتون ارائه کند. اما شکل واقعی فوتون چگونه است؟

صدها سال است که فیزیکدانان روی ماده سازنده نور کار می‌‌کنند. در قرن نوزدهم بحث‌های زیادی در این حوزه مطرح شد تا اینکه ماکس‌ول فیزیکدان اسکاتلندی اعلام کرد که نور یک موج الکترومغناطیس است. اما آنچه موضوع را پیچیده کرد، نظریه ماکس پلانک، فیزیکدان آلمانی بود که نور را شامل واحدهایی بسته‌ای به نام فوتون معرفی کرد. شرودینگر در دهه 1920 معادله‌ای برای تابع موجی کوانتومی نور ارائه کرد که نتایج آزمایشگاهی را به خوبی پیش‌بینی می‌کند؛ با این وجود، هنوز درباره تابع موج واقعی نور بحث‌های زیادی مطرح است.

یک تیم تحقیقات لهستانی با استفاده از هولوگرام کوانتومی موفق به ترسیم ساختار فوتون شده است. این کار با ایجاد تداخل میان دو پرتو نور انجام شده و نتایج آن می‌تواند در حوزه محاسبات کوانتومی و مخابرات کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد. این گروه تحقیقاتی به صورت عملی تابع موج شرودینگر را به اثبات رساندند.

رادوسلاو چراپیوز از محققان دانشگاه ورشو در مقاله‌ای که اخیر در نشریه Nature Photonics منتشر کرده به بررسی این موضوع پرداخته است. چراپیوز می‌گوید: «ما یک آزمایش ساده انجام دادیم تا یک کار بسیار سخت را انجام دهیم. ما شکل یک فوتون را ترسیم کردیم«.

در تصویر ایجاد شده، ردی از هر دو فاز مختلف نور وجود دارد چراکه نوری که برای این کار مورد استفاده قرار گرفته از تداخل دو پرتو بوجود آمده است.

این گروه دو پرتو مختلف به سوی یک تداخل‌ساز تاباندند، سپس رفتار پرتوها را مورد بررسی قرار دادند. با مشخص بودن معادله پرتو اول، امکان تشخیص تابع موجب پرتوی دوم نیز وجود دارد. با این کار دو فوتون به سوی هدف شلیک و در نهایت شکل فوتون روی شناساگر ترسیم شد.

این گروه تحقیقاتی امیدوارند که توابع موج‌های اجسام کوانتومی پیچیده نظیر اتم‌ها را نیز ترسیم کند.