فرارو- فوتونها برخلاف بسیاری از ذرات دیگر قابل تقسیم به دو بخش نیستند؛ اما بررسی دانشمندان در مطالعهای تازه در این راستا به نتایجی عجیب درباره ماهیت نور و رفتار کوانتومی آن انجامید.
به گزارش فرارو به نقل از پاپولر مکانیکس، پژوهش جدیدی از سه فیزیکدان دانشگاه اسلو در نروژ نشان میدهد تلاش برای «بریدن» یک فوتون میتواند پیامدی بسیار متفاوت از انتظار داشته باشد: به جای اینکه ذره نور به دو بخش تقسیم شود، حالتی کوانتومی ایجاد میشود که شامل تعداد نامحدودی فوتون است. این پژوهش که در نشریه علمی معتبر «Physical Review Letters» منتشر شده، از یک پرسش ساده اما پیچیده آغاز شد: اگر یک فوتون را «کوتاه کنیم» یا بخشی از آن را حذف کنیم، چه اتفاقی میافتد؟
در نگاه نخست، پاسخ روشن به نظر میرسد: فوتون یک ذره بنیادی است و مانند ذرات مرکبی که میتوانند به اجزای کوچکتر تقسیم شوند، قابل نصف شدن نیست. اما نور در دنیای کوانتومی رفتارهایی دارد که با شهود روزمره ما سازگار نیست. پژوهشگران در توضیحات خود نوشتند: «فوتون، بهعنوان یک ذره بنیادی، نمیتواند به دو نیمه تقسیم شود. با این حال، میتوان بخشی از یک پالس نوری را با استفاده از ابزارهایی مانند یک دریچه نوری حذف کرد.»
به بیان سادهتر، اگرچه نمیتوان خود فوتون را مانند یک جسم فیزیکی برید، میتوان مسیر یک موج یا پالس نوری را تغییر داد و بخشی از آن را متوقف کرد. اما پرسش اصلی این است که پس از چنین عملی، وضعیت کوانتومی فوتون چه خواهد بود. فوتونها برخلاف تصور، «لبه» مشخصی ندارند
پالسهای نوری را میتوان مانند پرتوهای لیزری بسیار دقیق و کوتاه تصور کرد که تعداد اندکی فوتون را در مدتزمانی بسیار کوتاه منتقل میکنند. با این حال، قطع کردن این جریان نور به سادگی بریدن یک جسم کوچک نیست. یکی از دلایل این پیچیدگی آن است که فوتونها دارای چیزی هستند که فیزیکدانان از آن به عنوان «دنباله بینهایت» یاد میکنند. به این معنا که حالت یک فوتون محدود به یک نقطه مشخص در فضا یا زمان نیست و اثر آن به شکل ریاضی …
