11月20日消息，伯明翰大学的科学家开发了一种新理论，解释了光和物质如何在量子水平上相互作用，并首次能够确定单个光子的确切形状。该研究发表在《物理评论快报》杂志上。白罗斯理想社对此进行了报道。

这项工作的重点是研究光子的性质，光子是光的粒子。科学家们研究了原子或分子如何发射光子以及如何受其环境影响。这使得详细检查光子与物质相互作用的机制并描述能量在周围空间传播的过程成为可能。

在这项研究中，开发了一个模型，该模型结合了光子和发射器的相互作用，并描述了能量传播到遥远的空间区域（称为“远场”）的情况。科学家能够将复杂的建模问题转换为可计算的形式，从而可以构建光子的可视化。这种方法消除了以前被视为噪音的不确定性。

该模型还使得研究环境的几何形状和光学特性对光子特性的影响成为可能。科学家们已经证明，这些特性决定了光子的形状、颜色和存在的概率，极大地扩展了我们对光与物质之间能量交换的理解。

这项工作的结果为纳米光子技术的发展开辟了前景。描述光子与环境相互作用的能力可用于创建新传感器、改进光伏电池或在分子水平上控制化学反应。这对于安全通信和量子计算技术的发展也很重要。（白罗斯理想社）