Sečenje fotona stvara beskonačan broj čestica ni iz čega
Po definiciji, elementarne čestice ne mogu se razbiti na manje delove. Međutim, u novoj teorijskoj studiji objavljenoj u žurnalu Physical Review Letters, Johanes Skar i njegove kolege otkrili su šta bi se desilo kada biste to ipak pokušali sa jednim fotonom. Odgovor je krajnje neobičan: pokušaj da se foton preseče na dva dela ne bi proizveo dva manja fotona, već bi ni iz čega stvorio beskonačan broj fotona, piše Phys.org.
Kao i svaka kvantna čestica, foton istovremeno postoji kao jedinstvena, lokalizovana čestica i kao prošireni talas rasprostranjen u prostoru. Za potrebe svog istraživanja, Skarov tim je razmatrao šta bi se dogodilo kada bi pojedinačni foton prošao kroz optički zatvarač, zapravo veoma brzo ogledalo koje se može uključivati i isključivati kako bi blokiralo deo svetlosnog impulsa. Ako bi zatvarač bio dovoljno brz, mogao bi da presretne foton usred impulsa, odsecajući deo tog proširenog talasa.
Preporučujemo
Da li je bolje biti sam ili u vezi? Evo šta je pokazalo veliko istraživanje o sreći i emocionalnom blagostanju
DNK otkrio potpuno jedinstvenu lozu Balkana: Mani je genetska vremenska kapsula! Tu su više od 1.400 godina
Kako bi saznali šta bi se nakon toga desilo, istraživači su primenili kvantne jednačine koje opisuju kako se osnovno elektromagnetno polje fotona ponaša na kvantnom nivou. Preciznije, njihova analiza je tačno pratila kako bi intervencija zatvarača transformisala kvantno stanje fotona.
Umesto da stvori foton na jednoj strani i vakuum na drugoj, zatvarač generiše nešto daleko čudnije i složenije: superpoziciju stanja koja istovremeno sadrži beskonačno mnogo fotona.
To se dešava zato što u kvantnoj mehanici prazan prostor nije zaista prazan, on zapravo vrvi od fluktuacija elektromagnetnog polja. Brzim prebacivanjem zatvarača, tim je otkrio da se te fluktuacije remete i time se spontano stvaraju novi fotoni. Što je najvažnije, ako biste posmatrali samo regione neposredno uz mesto gde je zatvarač delovao, stanje bi izgledalo varljivo normalno: ne bi se moglo razlikovati od jednog fotona na jednoj strani i običnog vakuuma na drugoj.
Ovaj rezultat nudi upečatljivu ilustraciju toga koliko se kvantne čestice ponašaju drugačije od svakodnevnih objekata i postavlja dublja pitanja o tome kako se kvantni sistemi mere i kako se informacije lokalizuju u prostoru. U svojim budućim istraživanjima, Skar i njegove kolege sada planiraju da odu korak dalje – istražujući da li bi se ista bizarna fizika primenjivala i kada je uključeno više od jednog fotona, ili kada se analiza proširi na druge elementarne čestice, kao što su elektroni.
(Telegraf Nauka/Phys.org)