Fyzici se pokusili rozříznout foton. Vznikla podivnost

Když polobožský hrdina Herkules bojoval s lernskou hydrou, zjistil, že ji přes svou nepřekonatelnou sílu nedokáže zabít. Za každou hlavu, kterou usekl, narostly dvě nové. Podobně, ale ještě mnohem hůř, se chovají podle odborného časopisu New Scientist fotony – těch totiž při každém rozseknutí vznikne rovnou nekonečno.

Fotony jsou takzvané elementární částice, což znamená, že se v principu nedají už dál dělit. Skupina skandinávských vědců se o to pokusila, byť pracovala jen s kvantovými teoriemi a výzkum nebyl praktickým experimentem. U kvantových jevů jsou ale vědci na takové postupy odkázáni velmi často.

Studie ukázala, že pokus o rozseknutí fotonu na dvě půlky by nevytvořil dva menší fotony, ale nekonečné množství stejně velkých fotonů. Výsledky nedávají při pohledu z „obyčejného“ světa moc smysl, ale i to je u kvantových jevů běžné, vesmír se zkrátka chová v miniaturních rozměrech zcela jinak než v těch velkých.

Foton po přeříznutí

Foton má dvě povahy – chová se současně jako částice i jako vlna. Fyzici se pokusili v tomto výzkumu představit si, co by se stalo, kdyby poslali foton skrz optickou clonu, jež by se dala vypínat a zapínat tak rychle, že by část vlny zablokovala. Byla-li by dost rychlá, tak by mohla vlnu rozříznout. Nutno dodat, že by tak rychlá být zřejmě nemohla, protože z definice fotonu vyplývá, že nic se nemůže pohybovat rychleji než právě on.

A pak pomocí kvantových rovnic autoři počítali, co by se po přeříznutí stalo s elektromagnetickým polem fotonu na kvantové úrovni. Místu toho, aby se stalo něco předpokládatelného, tedy by došlo buď k rozdělení částice, anebo jejímu zániku, stalo se něco nepředstavitelného.

K dalšímu pokračování tohoto příběhu je nutné znát jeden odborný termín: superpozice. Ten říká, že částice existuje ve více stavech zároveň – například na více místech najednou –, dokud ji neměříme, čímž ji „donutíme“ zvolit si jeden konkrétní stav. U fotonu by tato superpozice obsahovala nekonečně mnoho fotonů současně.

Jak je to možné? V kvantové mechanice totiž není žádný prázdný prostor opravdu prázdný – ve skutečnosti v něm bouří takzvané fluktuace elektromagnetického pole. Tým zjistil, že rychlým spínáním uzávěry clony dochází k narušení těchto fluktuací, což vede ke spontánnímu vzniku nekonečného množství nových fotonů, jež by se z této kvantové pěny vynořily.

Ani to ale ještě není konec nepochopitelného chování této částice. Vědci tvrdí, že pokud by se pozorovatel díval pouze na oblast bezprostředně po obou stranách této clony, nic zajímavého by neviděl – na jedné straně by pozoroval foton, na druhé vakuum.

Sekání částic

Výsledek práce podle autorů ukazuje, jak neintuitivní je chování kvantových částic na rozdíl od běžných objektů známého světa.

Otázky, na které fyzici narazili, je vedou k tomu, že by rádi v tomto výzkumu pokračovali – nejprve chtějí prozkoumat, co se stane s více přeseknutými fotony najednou, ale později by stejným způsobem dělili i další elementární částice, například elektrony.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Mnohým AI chybí dostatečná opatření při dotazech vztažených k terorismu, varuje zpráva

Mnoho modelů umělé inteligence (AI) nemá dostatečné bezpečnostní mechanismy proti žádostem o „pomoc při teroristické operaci“, uvádí iniciativa Tech Against Terrorism v páteční zprávě.
před 10 hhodinami

Za padesát let zmizely tři čtvrtiny volně žijících obratlovců

Populace volně žijících obratlovců klesly v letech 1970 až 2022 v průměru o 73 procent. Největšími hrozbami pro tyto živočichy jsou ztráta a degradace stanovišť, nadměrné využívání přírodních zdrojů, klimatická změna, znečištění, invazní druhy nebo nemoci. Nejhůře jsou na tom sladkovodní populace živočichů, které poklesly průměrně o 85 procent. Vyplývá to ze Zprávy o stavu planety 2026 (Living Planet Report).
před 13 hhodinami

Emise skleníkových plynů za poslední dekádu měly dopad na sílu veder v Evropě, ukazuje studie

Když Evropu zasáhne mimořádná vlna veder, dokážou klimatologové poměrně dobře stanovit, jakou roli v ní sehrála člověkem způsobená změna klimatu. Nedávno publikovaná studie si ale klade mnohem složitější otázku – dá se v konkrétní vlně veder rozeznat vliv části skleníkových plynů, konkrétně těch, které lidstvo vypustilo teprve během posledních deseti let?
před 16 hhodinami

AI vyřešila stovky matematických problémů, tvrdí OpenAI. Vědci protestují

Společnost OpenAI zaměřená na výzkum a vývoj umělé inteligence (AI) zveřejnila rozsáhlou sbírku matematických výpočtů, které vytvořil její nový interní model. Podle deníku The New York Times (NYT) výsledky na jednu stranu odhalují, čeho jsou nejpokročilejší modely AI schopny, ale vyvolávají i otázku, do jaké míry se výsledky opírají o práci skutečných matematiků. Překotný vývoj AI také vyvolává obavy, že firmy technologii vyvíjejí rychleji, než se změně dokáže přizpůsobit akademické prostředí.
8. 10. 2026‌‌

Rakovina dutiny ústní zabije ročně stovky Čechů. Člověk ji může odhalit sám, radí stomatolog

Stovky lidí ročně zbytečně zemřou na rakovinu dutiny ústní, hlavně proto, že se s touto diagnózou dostanou k lékaři pozdě. Ve skutečnosti mohou ale hodně udělat sami, tento nádor se dá totiž odhalit i pomocí samovyšetření. Včasný záchyt je pro toto zhoubné onemocnění klíčový, říká v rozhovoru pro ČT24 přednosta Stomatologické kliniky FN Plzeň Lukáš Hauer.
8. 10. 2026‌‌

Větrné elektrárny mohou ochlazovat mořskou hladinu, ukázal výzkum

Spočítat dopady větrných elektráren na okolí není úplně snadné – zejména na moři, kde existuje spousta nejrůznějších vlivů, jejichž dopady komplikují vyhodnocení. Teď přišli s kvalifikovanými odhady experti ze Skotska.
8. 10. 2026‌‌

Zemřela Margaret Hamiltonová, která vyvíjela programy pro NASA

Ve věku devadesáti let zemřela americká softwarová inženýrka Margaret Hamiltonová, která vedla tým, jenž vyvíjel letový software pro program Apollo amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA). Informoval o tom její někdejší zaměstnavatel, Massachusettský technický institut (MIT).
8. 10. 2026‌‌

Největší soukromá archeologická společnost na světě končí, stovky vědců jsou bez práce

„Archeologie jako byznys s růstovou strategií“ – takový byl záměr americké soukromé společnosti Chronicle Heritage, která zaměstnávala stovky archeologů, antropologů a paleontologů. Na začátku října přestala fungovat, možná i kvůli obavám z budoucího nedostatku financí.
8. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.