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Una nuova indagine dell’Università di Birmingham, pubblicata su “
Physical Review Letters
“, rappresenta un passo avanti notevole nella comprensione dei fotoni, le particelle elementari della luce, e delle loro interazioni con atomi e molecole, proponendo un modello innovativo per descriverle con una precisione senza precedenti.
L’analisi condotta dal team di Birmingham ha classificato le innumerevoli possibilità di esistenza e propagazione dei fotoni in categorie distinte, permettendo di modellare sia le interazioni tra il fotone e l’emittente, sia il modo in cui l’energia di queste interazioni si diffonde nell’ambiente circostante. Questo modello ha reso possibile visualizzare per la prima volta l’aspetto di un fotone, superando una sfida che ha afflitto i fisici quantistici per decenni.
Il Dr. Benjamin Yuen, primo autore della ricerca e membro della School of Physics and Astronomy dell’università, ha spiegato come il loro approccio computazionale abbia trasformato un problema che sembrava irrisolvibile in una questione calcolabile, portando all’immagine di un fotone, un risultato mai realizzato prima in fisica.
La coautrice, la Professoressa Angela Demetriadou dell’Università di Birmingham, ha dichiarato: “La geometria e le proprietà ottiche dell’ambiente influiscono profondamente su come i fotoni vengono emessi, definendo la loro forma, colore e persino la loro probabilità di esistenza.“
Il Dr. Benjamin Yuen ha aggiunto: “Questo studio contribuisce ad ampliare la nostra comprensione dello scambio energetico tra luce e materia e, in secondo luogo, a chiarire come la luce si diffonde nei suoi dintorni, sia vicini che lontani. Molte informazioni precedentemente considerate ‘rumore’ possono ora essere comprese e sfruttate. Comprendere questo crea le basi per ingegnerizzare le interazioni luce-materia in vista di applicazioni future, come sensori avanzati, celle fotovoltaiche più efficienti o computing quantistico.“
La ricerca apre nuovi orizzonti per la fisica quantistica e la scienza dei materiali, fornendo strumenti per definire con precisione come i fotoni interagiscono con la materia e altri elementi ambientali. Questa capacità definitoria spalanca la porta alla progettazione di nuove tecnologie nanofotoniche che potrebbero trasformare la nostra abilità di comunicare in modo sicuro, di rilevare patogeni o di controllare reazioni chimiche a livello molecolare.
Crediti Immagine Dr. Benjamin Yuen
