Ученые из Дартмутского колледжа в США теоретически открыли существование расщепленных фотонов.
Почти сто лет назад итальянский физик Этторе Майорана предположил, что электроны можно разделить пополам, и его революционная идея была в значительной степени недооценена. Теперь она служит краеугольным камнем физики.
Физики из Дартмутского колледжа воспользовались подходом Майораны и сделали такое же открытие в отношении фотона – элементарной частицы, переносящей свет.
«Это такое серьезное изменение парадигмы понимания света, которое считалось невозможным, – говорит руководитель исследовательской группы в области квантовой физики профессор Лоренца Виола. – Мы не только нашли новую физическую сущность, но никто и не верил, что она может существовать».
Теоретическое открытие расщепленного фотона, известного как майорановский бозон, продвигает фундаментальное понимание света и того, как он себя ведет. Статья с описанием открытия опубликована в Physical Review Letters .
«Каждый фотон можно представить как сумму двух различных половин, – объясняет Винсент Флинн, ведущий автор статьи. – Мы смогли определить условия для изоляции этих половинок друг от друга».
Исследования показывают, что подобно воде, которая может превращаться в лед или пар при определенных условиях, свет также может существовать в другой фазе – той, где фотоны появляются как две отдельные половинки.
Половинки фотона похожи не на части, которые разделены физически, а на две стороны монеты. Две отдельные части фотона составляют единое целое, но их можно описать как отдельные единицы.
Новая теория базируется на полостях с утечкой энергии, заполненных квантовыми пакетами света. Теория предсказывает, что половинки фотонов появляются на краях такой синтетической платформы.
Чтобы подтвердить существование фотонов в такой расщепленной форме, требуется эксперимент. Такой эксперимент можно провести прямо на столе с использованием существующих технологий, утверждают авторы открытия. То есть для подтверждения открытия не потребуется строить еще один Большой адронный коллайдер, как для «поимки» бозона Хиггса.
По мнению членов исследовательской группы, полученные группой результаты указывают путь к открытию новых экзотических фаз материи и света. Трудно предсказать, как эти результаты могут быть применены, но бозон Майорана может поддерживать квантовые вычисления, оптические датчики и усилители света.