¿Cómo se ve un fotón? Investigadores de Birmingham lo revelan Copiar al portapapeles

Estudiar la forma en que la luz y la materia interactúan a nivel cuántico permitió conocer la forma de un fotón. El estudio fue publicado en la revista científica Physical Review Letters.

Los fotones son partículas individuales de luz. Los investigadores de la Universidad de Birmingham describen a detalle como los emiten los átomos y la interacción con su entorno les da forma.

Una “fotografía” a nivel cuántico

La naturaleza de la interacción entre luz y materia genera posibilidades infinitas para que la luz exista y se propague o viaje a través de su medio circundante. El exceso de posibilidades hacía difícil crear un modelo. Esta tarea ha mantenido ocupados a los físicos cuánticos durante varias décadas.

Para comenzar, los investigadores de Birmingham agruparon las posibilidades en conjuntos distintos. Eso les permitió crear un modelo que describe la interacción entre el fotón y el emisor. Además, explica cómo la energía de esta interacción viaja hacia campos lejanos.

Finalmente, queda el detalle que más ha llamado la atención sobre este estudio. Los cálculos permiten crear una visualización del propio fotón.

“Nuestros cálculos nos permitieron convertir un problema aparentemente imposible de resolver en algo que se puede calcular. Y, casi como un subproducto del modelo, pudimos producir esta imagen de un fotón, algo que no se había visto antes en física”, menciona en un comunicado el Doctor Benjamin Yuen, de la Escuela de Física y Astronomía de Birmingham.

Este hallazgo abre un mundo de posibilidades para la investigación y el desarrollo tecnológico. Ahora es posible definir de forma precisa la forma en que interactúan los fotones, la materia y otros elementos de su entorno.

Ahora la comunidad científica puede desarrollar nuevas tecnologías nanofotónicas. Esto representará cambios importantes en diferentes ámbitos, por ejemplo, podrán explorarse tecnologías de comunicación más seguras, detectar patógenos o reacciones químicas a nivel molecular.

“La geometría y las propiedades ópticas del entorno tienen profundas consecuencias para la forma en que se emiten los fotones, incluyendo la definición de su forma, color e incluso la probabilidad de que existan”, describe la profesora Angela Demetriadou, quien también participó en el estudio.

El estudio aumenta la comprensión que se tiene sobre el intercambio energético entre la luz y la materia. También explica cómo la luz irradia en su entorno cercano y lejano.

“Mucha de esta información se había pensado previamente como solo 'ruido' - pero hay tanta información dentro que ahora podemos dar sentido y hacer uso de ella”, explica el Doctor Yuen.

“Al comprender esto, hemos sentado las bases para poder diseñar interacciones luz-materia para futuras aplicaciones, como mejores sensores, células de energía fotovoltaica mejoradas o computación cuántica”, agrega el investigador.