Jako děravý citron. Vědci poprvé popsali podobu fotonu

Nová teorie, která vysvětluje interakci světla a hmoty na kvantové úrovni, umožnila vědcům poprvé přesně určit tvar jediného fotonu.

Foton je elementární částice, která není složena z jiných částic. Je to kvantum elektromagnetického pole a je považován za základního „nositele“ světla a elektromagnetického záření. Foton je ale v některých ohledech jako duch – nemá hmotnost ani elektrický náboj a pohybuje se ve vakuu rychlostí světla. A přesto má tvar, tvrdí nový výzkum.

Práce fyziků z Birminghamské univerzity, která teď vyšla v odborném časopise Physical Review Letters, zkoumala povahu fotonů. Vědci se pokusili o lepší pochopení jejich chování, zejména toho, jaký vliv na jejich tvar má jejich okolí. Když se mluví o tvaru a dalších vlastnostech, jak je popisuje normální jazyk, je v případě kvantových jevů nutná vždy opatrnost – běžně platná pravidla vesmíru jsou totiž v těchto „sférách“ značně bizarní.

Povaha těchto interakcí vede podle výzkumníků k nekonečným možnostem existence světla a jeho šíření okolním prostředím. Tato neomezená možnost dává světu jeho vzhled: všechno, co kolem sebe vidíme, jsou vlastně jen interakce fotonů s okolím – je to, jako by každou sekundu stovky miliard těchto „duchů“ narážely na každý centimetr čtvereční kolem nás. Ale ona různorodost současně způsobuje, že pro experty je mimořádně obtížné tyto interakce modelovat.

Seskupením těchto možností do samostatných souborů se nicméně birminghamskému týmu podařilo vytvořit model, který popisuje nejen vzájemné působení mezi fotonem a zdrojem světla, ale také to, jak se energie z této interakce šíří dál.

Zároveň se badatelům podařilo pomocí výpočtů vytvořit vizualizaci samotného fotonu.

„Tyto výpočty nám umožnily převést zdánlivě neřešitelný problém na něco, co vypočítat lze. A téměř jako vedlejší produkt modelu jsme byli schopni vytvořit obraz fotonu, což je něco, co ve fyzice dosud nebylo k vidění,“ raduje se hlavní autor studie Benjamin Yuen z Birminghamské univerzity.

Kvantová fyzika mění reálný svět

Práce je podle jejích autorů důležitá, protože otevírá nové cesty výzkumu kvantové fyziky, jež by mohly pomoci hlavně v materiálových vědách. Díky tomu, že jsou výzkumníci schopni přesně popsat, jak foton interaguje s hmotou a s dalšími prvky svého okolí, mohou navrhnout nové nanofotonické technologie, které by mohly například změnit způsob bezpečné komunikace, detekovat patogeny nebo řídit chemické reakce přímo na atomární nebo molekulární úrovni.

Potenciálně to znamená i tak velké projekty, jako je například vylepšení kvantových počítačů.

„Geometrie a optické vlastnosti prostředí mají zásadní dopady na to, jak jsou fotony emitovány, včetně definování jejich tvaru, barvy, a dokonce i toho, jaká je pravděpodobnost jejich existence,“ doplňují autoři nové studie.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Americké úřady odmítly posoudit mRNA vakcínu proti chřipce

Americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) odmítl posoudit žádost farmaceutické společnosti Moderna o schválení její nové vakcíny proti chřipce. Píší o tom agentury s odvoláním na úterní oznámení společnosti.
před 1 hhodinou

Meta a Google úmyslně fungují jako drogy nebo kasina, tvrdí žaloba

Společnosti Meta a Google v přelomovém soudním procesu v Los Angeles čelí obvinění, že své sociální sítě a platformy záměrně navrhly tak, aby si na nich děti vypěstovaly závislost. Žalující strana chce, aby Meta, která vlastní sítě Instagram, Facebook a WhatsApp a Google, vlastník videoplatformy YouTube, převzaly odpovědnost za újmu způsobenou dětem v důsledku používání těchto sítí.
před 2 hhodinami

Ve Fukušimě probíhá masivní hybridizace prasat. S radiací nesouvisí

Když ve Fukušimě došlo k jaderné havárii, uprchla z místních chovů domácí prasata. A v přírodě narazila na své bratrance – divočáky. Přes odlišný vzhled v sobě oba druhy našly zalíbení, které skončilo opakovaným pářením. Vědci tuto unikátní situaci detailně prozkoumali, aby zjistili, co se vlastně stalo a jaký dopad to mělo na nově vzniklé hybridy.
před 23 hhodinami

Na Antarktidě kvůli ptačí chřipce hromadně umírají chaluhy

V letech 2023 a 2024 zemřelo v Antarktidě více než padesát chaluh, což jsou mořští ptáci příbuzní s racky. Příčinou byla vysoce patogenní ptačí chřipka H5N1, popsali teď přírodovědci v odborném časopise Scientific Reports. Jedná se o první zdokumentovaný úhyn volně žijících zvířat v důsledku tohoto viru na tomto kontinentu, tvrdí autoři.
včera v 13:00

Káva může pomáhat chránit mozek před demencí, uvádí nová studie

Pití několika šálků kofeinové kávy nebo čaje denně může v malé míře pomáhat zachovat výkonnost mozku a předcházet demenci. Vyplývá to z nové studie, kterou zveřejnil server JAMA Network a o níž informovala agentura Reuters.
včera v 10:07

Český vědec objevil neznámou formu magnetismu. Popsal ji v prestižním Nature

Fyzik Tomáš Jungwirth už získal celou řadu prestižních ocenění, patří také mezi světově nejcitovanější české vědce. Teď ho oslovil prestižní časopis Nature, aby pro něj shrnul své aktuální bádání na poli takzvaných altermagnetů, které objevil.
9. 2. 2026

Nezakazujte mladým sociální sítě, doporučují experti z Masarykovy univerzity

Odborníci z Masarykovy univerzity (MU) nedoporučují zákaz sociálních sítí pro děti do 15 let. Potenciální dopady jsou nejasné, existují rizika. Doporučují spíše zvýšit tlak na technologické platformy, uvedli ve vyjádření pro média. Objevují se ale i hlasy zastávající opačný názor. Premiér Andrej Babiš (ANO) v neděli řekl, že je pro zákaz používání sítí u dětí do 15 let po vzoru Francie. Řada zemí podobné opatření zvažuje.
9. 2. 2026Aktualizováno9. 2. 2026

Američtí plastičtí chirurgové vyzývají k odkladu operací pro změnu pohlaví

Americká společnost plastických chirurgů (ASPS) na začátku února oznámila, že v současné době neexistuje dostatek kvalitních výzkumů, které by prokazovaly, že operace vedoucí ke změně pohlaví u teenagerů prokazují dlouhodobé přínosy. Naopak, novější důkazy naznačují, že „léčba může přinášet komplikace a potenciální škody“. Vyzvala proto, aby lékaři odkládali operace změny pohlaví u mladých pacientů až do minimálně devatenácti let.
9. 2. 2026
Načítání...