光子神奇变身!科学家拍到史上首张单一光子图像

摘要:在物理学上,光子是电磁辐射的基本单元,也就是光的粒子形式。光子的形态会随着环境变,所以我们平常看到的光子图像往往不是它的真实模样,那些图像很多是艺术家根据科研人员的描述创作的,不是实拍的。

光子啊,在日常生活里我们几乎感觉不到它的存在,可它其实无处不在。它看起来就像空气一样透明,但在科学研究领域,那可相当重要呢。 在物理学上,光子是电磁辐射的基本单元,也就是光的粒子形式。光子的形态会随着环境变,所以我们平常看到的光子图像往往不是它的真实模样,那些图像很多是艺术家根据科研人员的描述创作的,不是实拍的。 科学家研究光子得用好多数学公式来计算它的特性,可这不容易,常常要解无穷多个方程才行。光子穿透一些物质的时候很顺利,但遇到某些物质就会反射或者被吸收,这里面的原因我们还不太明白呢。 不过,英国伯明翰大学的学者们有了新成果。他们弄出了有史以来第一张单一光子图像,这个光子的形状像个柠檬,可有趣了。他们用纳米粒子做光子发射源,在特定条件下光子从纳米粒子表面跳出来,再用特殊方法捕捉到这个过程。 为了得到这个图像,研究人员得在好多不同条件下做实验,调整各种参数,因为光子形态受环境影响嘛。以前研究光子形态只能靠公式推测,现在有图像了,研究起来就方便多了。 在量子物理研究里,纳米技术越来越重要了。就像之前量子点发光的问题,量子点能吸收光但很难再释放光,把它放在纳米结构里,就能和纳米结构表面相互作用,很快就能把吸收的光重新释放出来。这次研究用的是金属银制成的纳米粒子,银导电强,光学性能也好,能让光子传播距离变短,提高单一光子产生的概率。之前也有人想捕捉单一光子图像但没成功,这次成功多亏了研究人员的数学技巧,他们通过复杂运算简化了光子特性,既省时间又不容易出错。虽然我们还没完全搞清楚光子和物质的关系,但这个研究确实让我们看到了新希望。

来源:湖北电视台-说科技

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