一个开创性的理论解释了光与物质在量子层面的相互作用，这使得研究人员首次能够准确地描述单个光子的特定形状。
在伯明翰大学进行的研究，发表在Physical Review Letters上，详细调查了光子的性质（光的基本粒子）。这项研究揭示了光子是如何由原子或分子产生的，以及它们如何受到周围环境的影响。
这种相互作用的复杂性创造了光在不同环境中存在和传播的无数方式。然而，这种广泛的可能性使得建立这些相互作用的模型极具挑战性，这是量子物理学家多年来一直在尝试解决的问题。
通过将这些可能性分类为不同的组，伯明翰的团队成功开发了一个模型，描述了一光子与其源之间的相互作用，以及这种相互作用的能量如何转移到所谓的“远场”。
与此同时，他们利用他们的计算来可视化光子本身。
主要作者、来自大学物理学院的本杰明·袁博士解释说：“我们的计算将一个看似不可解决的问题转变为可计算的问题。作为我们模型的副产品，我们也能够创建光子的图像，这是物理学中之前未见的。”
这项研究具有重要意义，因为它为量子物理和材料科学中的新研究铺平了道路。通过更清楚地理解光子如何与物质及其环境相互作用，科学家们可以开发创新的纳米光子技术，这些技术有潜力彻底改变安全通信、病原体检测和分子级化学反应管理。
共同作者、同样来自伯明翰大学的安吉拉·德梅特里亚杜教授评论道：“环境的形状和光学特性对光子发射有很大影响，影响它们的形状、颜色，甚至存在的可能性。”
本杰明·袁博士补充说：“这项研究增强了我们对光与物质之间能量交换的理解，并改善了我们对光如何向近处和远处环境辐射的理解。许多这些信息以前被视为单纯的‘噪声’，但我们现在可以从中提取有价值的见解。通过理解这些相互作用，我们为未来的应用奠定了工程光-物质相互作用的基础，包括先进传感器、增强型光伏电池和量子计算。”
