據(jù)最新一期《物理評論快報》雜志報道,，英國伯明翰大學(xué)科學(xué)家提出一種新理論,，以前所未有的詳細(xì)程度探討了光子(光的單個粒子)的本質(zhì),。該理論首次精確定義了單個光子的形狀,，改變了人們對光與物質(zhì)在量子層面如何相互作用的理解,，代表了人們對光的理解的重大飛躍,。這一理論為將來在實踐中應(yīng)用光—物質(zhì)相互作用工程奠定了基礎(chǔ),，例如制造更好的傳感器,、改進(jìn)的光伏能源電池或量子計算等等。

　　這一理論揭示了光子如何由原子或分子發(fā)射,，并受到周圍環(huán)境的影響而呈現(xiàn)出特定形狀,。這種復(fù)雜的相互作用使得光在周圍環(huán)境中存在和傳播的可能性變得無限多樣。然而,，可能性太多也使得構(gòu)建相互作用模型變得異常困難,，而這也是量子物理學(xué)家?guī)资陙硪恢痹谂鉀Q的問題。

　　團隊將這些可能性劃分為不同的集合,，從而構(gòu)建出一個綜合模型,。該模型不僅闡述了光子與發(fā)射體之間的相互作用，還描述了這種相互作用產(chǎn)生的能量如何傳播到遙遠(yuǎn)的“遠(yuǎn)場”,。同時,，團隊還通過計算生成了光子本身的可視化圖像。

　　這項研究意義重大,，因為它為量子物理學(xué)和材料科學(xué)開辟了新的研究領(lǐng)域,。通過準(zhǔn)確描述光子與物質(zhì)以及其他環(huán)境因素之間的相互作用，科學(xué)家可以設(shè)計出新的納米光子技術(shù),，從而改變安全通信,、病原體檢測或分子層面化學(xué)反應(yīng)控制的方式。

　　環(huán)境的幾何形狀和光學(xué)特性對光子的發(fā)射方式有著深遠(yuǎn)影響,，包括決定光子的形狀,、顏色，甚至其存在的可能性,。這項研究有助于加深對光與物質(zhì)之間能量交換的理解,，并更好地理解光是如何向周圍和遠(yuǎn)距離環(huán)境輻射的。之前,，這些信息中有很多被視為“噪聲”,，但現(xiàn)在，科學(xué)家可以理解并利用其中的大量信息。(記者 張佳欣)

編輯：周大為