Fizičari sa Univerziteta u Oslu izračunali su šta se dešava ako se ogledalo ukloni dok reflektuje foton: umesto jednostavnog "preskakanja" fotona, nastaje komplikovano kvantno stanje koje može uključivati promenljiv broj fotona — od nule do veoma mnogo (formalno i do beskonačnosti u matematičkom opisu). Očekivani broj fotona zavisi od brzine uklanjanja ogledala: sporo uklanjanje daje malo fotona, brzo uklanjanje daje mnogo, ali fizički broj ostaje konačan. Efekat se može eksperimentalno ispitati za uske, dugačke talasne pakete; rad je objavljen u Physical Review Letters.
Može Li Se „Preseći" Foton? Fizičari Objašnjavaju Šta Se Dogodi Kad Uklonite Ogledalo
A visualization of a photon, courtesy of researchers at the University of Birmingham. (Benjamin Yuen/University of Birmingham)
Fotoni se ponašaju na načine koji podsećaju da na najmanjim skalama ništa nije onako kako izgleda na prvi pogled. Iako nemaju masu i mogu da putuju brzinom svetlosti, njihovo najzanimljivije svojstvo je talasno-čestična dualnost — ponašaju se i kao talasi i kao čestice u zavisnosti od merenja.
A photon approaching an optical shutter, or mirror, from the left, and being reflected back.(Rukan et al.,Phys. Rev. Lett., 2026)
Šta su istraživači iz Oslu pitali?
Fizičari sa Univerziteta u Oslu (UiO) postavili su neobično pitanje: šta se događa ako pokušate "preseći" foton uklanjanjem ogledala dok on biva reflektovan? Naravno, foton nije banana koju se može bukvalno preseći, pa su autori uradili teorijske proračune za situaciju u kojoj se optički zatvarač (ogledalo) uklanja tokom refleksije.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Neobičan kvantni ishod
Rezultat je iznenađujući: umesto prostog podeljenog fotona, dobijate komplikovano kvantno stanje koje u formalnom opisu sadrži komponente sa brojem fotona do beskonačnosti. Drugim rečima, "skraćeni" ili truncirani foton postaje mešavina stanja sa različitim brojevima fotona.
There would appear to be a single photon to the left of the mirror, an explosion of many photons in the transition area in the middle, and zero photons to the right of the mirror.(Rukan et al.,Phys. Rev. Lett., 2026)
„Kada se foton skraćuje uklanjanjem ogledala, očekivani broj proizvedenih fotona nije beskonačan," kaže Johannes Skaar (UiO), jedan od koautora studije. "Ako se ogledalo uklanja sporo, broj je mali; ako brzo, broj raste — ali beskonačnost bi zahtevala beskonačno brzu promenu, što nije moguća."
Drugim rečima, verovatnoća da se izmeri veliki broj fotona raste sa brzinom uklanjanja ogledala, ali očekivani (prosečni) broj fotona ostaje konačan za svaku realnu brzinu promene.
Vakuumska energija i praktičnost eksperimenta
Istraživači napominju da transformacija polja u prisustvu pomeranja ogledala može preobratiti vakumsko "prazno" stanje u realne fotone — poznat kvantni efekat koji ovde daje doprinos. Takođe, eksperiment nije isključivo teoretski nemoguća fantazija: uski, dugački talasni paketi (npr. metarski ili čak kilometarski) čine brzinske zahteve na ogledalo ostvarivijim.
Skaar ističe da je stanje lokalno karakterističnije: levo od prelazne zone može izgledati kao jedan foton, u uskom prelaznom regionu može delovati kao da se javi mnoštvo fotona, a desno može biti vakuum (nula fotona). Autori priznaju da je opisana kvantna mešavina veoma komplikovana, ali je korisna za razumevanje interakcije svetlosti i promenljivih optičkih graničnih uslova.
Rad je objavljen u časopisu Physical Review Letters (Rukan et al., 2026). Rezultati su teorijski, ali otvaraju interesantne puteve za eksperimentalnu proveru i bolji uvid u kvantne efekte konverzije vakumskog fluktuacionog polja u stvarne fotone.
Pomozite nam da budemo bolji.
