Birmingham Üniversitesi Araştırmacılarından Işık ve Madde İlişkisini Anlama Çalışması

Birmingham Üniversitesi’nde görev yapan araştırmacılar, ışık ve maddenin etkileşimini araştırmak amacıyla dikkat çekici bir bilgisayar modeli geliştirdi. Bu oldukça karmaşık bir çalışma olsa da, ekip, sorunu basitleştirmek için başarılı bir strateji izledi ve tek bir fotonun kesin şeklini temsil eden bir görüntü oluşturmayı başardı.

Fotonlar, tekil ışık parçacıkları olarak tanımlanabilir. Işık, aynı anda hem parçacık hem de dalga özellikleri sergiler. Bu çift durumun keşfi, bilim dünyasında büyük bir etki yaratmış ve varlık hakkındaki anlayışımızı derinden etkilemiştir.

Chip tarafından aktarılan bilgilere göre, fotonlar ile madde arasındaki etkileşim, kuantum mekaniğinde hayati bir rol oynamaktadır. Bu etkileşim, günlük hayatta kullandığımız birçok teknolojinin temelini oluşturur ve çeşitli mekanizmaların ortaya çıkmasını sağlar. Dolayısıyla, bu etkileşimi anlamak, gelecekteki gelişmeler için oldukça önemlidir.

Ortamda yayılan ışığın etkileşim için sonsuz olasılıkları bulunmaktadır. Araştırma ekibi, bu sonsuz olasılıkları kapsayan bir küme oluşturarak etkileşimi basitleştirdi. Böylelikle, bir fotonun bir yayıcı ile nasıl etkileşime geçtiğini ve fotonun “uzak alana” nasıl yayıldığını modellediler. Bu hesaplamalar, bir fotonun şeklinin grafiksel bir temsilini de sağladı.

Başyazar Dr. Benjamin Yuen, yaptığı açıklamada “hesaplamalarımız, görünüşte çözümsüz bir problemin çözülebilir hale gelmesine olanak tanıdı. Ayrıca, modelin yan ürünü olarak, daha önce görülmemiş bir şey olan bir fotonun görüntüsünü oluşturmayı başardık” dedi.

Bu teorik çalışma, fizikten malzeme bilimine kadar farklı alanlarda önemli etkilere sahip olabilir. Işık ve madde arasındaki etkileşimleri gerektiren teknolojiler, telekomünikasyondan moleküler düzeyde kimyasal reaksiyon kontrolüne ve tıbbi cihazlara kadar geniş bir yelpazede kullanılmaktadır ve bu çalışma bu alanlara ışık tutabilir.

Ortak yazar Profesör Angela Demetriadou, “Ortamın geometrisi ve optik özellikleri, ışığın nasıl yayıldığı üzerinde derin etkilere sahiptir. Bunlar, fotonların şekli, rengi ve varoluş olasılıklarını içerir” dedi ve ekledi:

“Bu çalışma, ışık ve madde arasındaki enerji alışverişini anlamamıza ve ışığın çevresinde nasıl yayıldığını daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor. Bu bilgilerin çoğu daha önce ‘gürültü’ olarak kabul ediliyordu, ancak artık anlamlı ve değerli bilgiler haline gelmiştir. Bu bilgileri anlayarak, gelecekte daha iyi sensörler, gelişmiş fotovoltaik enerji hücreleri veya kuantum hesaplama gibi uygulamaların temellerini oluşturuyoruz.”

Çalışma, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.