Fotón sa nedá rozrezať ako obyčajný predmet. Keď sa o to fyzici pokúsili v rovniciach, vznikol nekonečný roj častíc
Fotón pôsobí ako jednoduchá častica svetla, no nový výskum ukazuje, že pri extrémne rýchlom zásahu sa začne správať oveľa zvláštnejšie, než by sme čakali.
Fotón pôsobí ako najjednoduchšia vec vo fyzike. Nemá pokojovú hmotnosť, nedá sa rozrezať na menšie časti a nesie svetlo. Nový teoretický výskum však ukázal, že aj takáto základná častica sa začne správať extrémne zvláštne, ak sa ju pokúsiš „prerušiť“ počas jej pohybu.
Štúdia publikovaná v Physical Review Letters, na ktorú upozornil portál Phys, opisuje situáciu, ktorá znie skôr ako experiment z hranice sci-fi než bežná fyzika. Nešlo však o laboratórny pokus, ale o teoretický model. Vedci skúmali, čo by sa stalo, ak by jeden fotón prešiel cez extrémne rýchlu optickú clonu, teda akési veľmi rýchle zrkadlo, ktoré sa vie zapnúť a vypnúť počas prechodu svetelného pulzu.
Ak by bola takáto clona dostatočne rýchla, mohla by zasiahnuť fotón uprostred jeho vlnového pulzu. Intuitívne by si možno čakal, že z jednej časti vznikne polovica fotónu a z druhej ďalšia polovica. Lenže kvantová fyzika takto nefunguje. Výpočty ukázali, že pokus „prestrihnúť“ fotón nevytvorí dve menšie častice, ale zvláštny kvantový stav, ktorý matematicky obsahuje nekonečne veľa fotónov naraz.
Fotón neexistuje ako „guľka“, ale ako vlna
Fyzika už dlho hovorí, že fotón nevyzerá ako malá guľka letiaca priestorom. Správa sa skôr ako kombinácia častice a vlny. Táto vlna sa môže rozprestierať v priestore a nesie informáciu o svetle. Výskumníci z tímu okolo Johannesa Skaara skúmali, čo sa stane, ak sa táto vlna naruší veľmi rýchlou optickou bránou.
Predstav si extrémne rýchlu zrkadlovú bariéru, ktorá sa zapne presne v momente, keď cez ňu prechádza svetelný pulz. Taký zásah by v klasickej predstave „odrezal“ časť vlny. Autori však práve tu narazili na problém. Zistili totiž, že žiadne dve polovice fotónu v skutočnosti nevzniknú.
Súvisí s tým


Klasická intuícia by povedala, že jedna časť fotónu prejde a druhá sa odrazí alebo zmizne. Kvantová fyzika však funguje inak. Tím vedcov použil rovnice kvantového poľa a sledoval, ako zásah optickej clony zmení samotný kvantový stav elektromagnetického poľa. Výsledok prekvapil aj v rámci teoretickej fyziky. Namiesto jedného fotónu rozdeleného na dve časti vznikne superpozícia stavov, ktoré obsahujú nekonečne veľa fotónov.
Znamená to, že matematika nezačne opisovať dve jednoduché časti pôvodnej častice. Začne opisovať oveľa zložitejší stav, v ktorom existuje obrovské množstvo možností naraz. Pre bežnú predstavu je to zvláštne, no v kvantovej fyzike nejde o úplný výstrel do tmy. Podobné paradoxy vznikajú práve vtedy, keď sa snažíme s časticami zaobchádzať ako s obyčajnými predmetmi.
Kľúč k tomuto javu leží v samotnej podstate priestoru. Vo fyzike neexistuje úplne „prázdne“ miesto. Aj vákuum obsahuje kvantové fluktuácie, teda neustále drobné výkyvy elektromagnetického poľa. Keď sa optická clona zapne extrémne rýchlo, naruší tento jemný systém. Práve toto narušenie podľa výpočtov spontánne vytvára nové fotóny. Výsledný stav tak neobsahuje čisté rozdelenie jednej častice, ale zložitú kombináciu mnohých fotónov, ktoré vzniknú z narušenia poľa.
Z pohľadu merania môže všetko vyzerať klamlivo normálne
Najzaujímavejšie na celom jave je to, že z pohľadu merania sa situácia môže javiť oveľa obyčajnejšie, než aká v skutočnosti je. Ak by si sledoval len oblasť tesne pri jednej strane clony, stav by mohol vyzerať ako jeden fotón. Na druhej strane by sa mohol javiť ako obyčajné vákuum. Lenže celkový kvantový stav v pozadí by bol podľa výpočtov oveľa komplikovanejší.
Práve v tom je pointa celého výskumu. Fotón sa nedá rozdeliť ako jablko na dve polovice. Ak sa pokúsiš zasiahnuť jeho rozprestretú vlnu dostatočne rýchlo, nepracuješ už len s jednou časticou. Zasahuješ samotné elektromagnetické pole. A to dokáže reagovať spôsobom, ktorý nemá v našom každodennom svete dobrú obdobu.

Tento výsledok neznamená, že niekto dokáže prakticky „rozrezať svetlo“ v laboratóriu a vytvoriť nekonečno častíc. Ide o teoretický model, ktorý skúma hranice kvantovej mechaniky. Výskum však otvára otázky o tom, ako vlastne meriame častice, ako sa informácia lokalizuje v priestore a čo sa stane, keď do kvantového poľa zasiahneš extrémne rýchlo.
Vedci plánujú pokračovať v podobných výpočtoch aj pri zložitejších situáciách. Zaujíma ich napríklad to, či sa podobná fyzika objaví aj vtedy, keď nejde len o jeden fotón, ale o viac fotónov naraz. Rovnako chcú skúmať, či sa podobné zvláštne správanie môže týkať aj iných elementárnych častíc, napríklad elektrónov.
Výsledok tak skôr rozširuje hranice toho, čo považujeme za časticu, než aby ponúkal praktický spôsob manipulácie so svetlom. Kvantová fyzika tým opäť ukázala, že aj najjednoduchší objekt vo vesmíre vie vytvoriť veľmi komplikovaný príbeh.
Ďalej k téme
Vedci našli spôsob, ako pomôcť T-lymfocytom dlhšie bojovať proti rakovine. Kľúčom môže byť jediná molekula · 4 min čítania
VIDEO: Prečo nakladaná uhorka svieti, keď ju pripojíš k elektrine? Vedec rozlúskol dlhoročnú záhadu · 3 min čítania
Čo sa stane s telom po siedmich dňoch bez jedla? Vedci sledovali 3 000 bielkovín · 4 min čítaniaPáčil sa ti článok?
Čo sa ti na článku páčilo?
Čo by sme mali zlepšiť?
Vytvor si účet – komentár bude pod tvojím menom, dostaneš body a upozornenie na odpovede.
Pokračovaním súhlasíš s pravidlami komunity a potvrdzuješ, že máš aspoň 16 rokov.
Zverejní sa pod tvojou prezývkou .
Platia pravidlá diskusie. Odkazy na iné weby nie sú povolené.
Tvoju spätnú väzbu sme dostali.
Diskusia
Toto miesto je zatiaľ voľné. Kto napíše prvý, dostane štítok natrvalo. Člen komunity aj +5 bodov
Pravidlá preberania obsahu:
Ďalší článok z témy Veda a výskum
Vedci sa rozhodli skúmať mimotelové zážitky: Celý výskum „zničil“ mrazivý záver experimentuVedci testovali, či ľudia počas mimotelového zážitku dokážu vnímať vzdialené miesto. Dvaja účastníci prekvapivo opísali výskumníkov za zatvorenými dverami.Richard Zliechovský · · 4 min čítania
Mimotelové zážitky patria medzi javy, ktoré už desaťročia priťahujú pozornosť vedcov aj verejnosti. Ľudia pri nich opisujú pocit, že svoje telo vnímajú z iného miesta alebo že dokážu pozorovať okolie mimo svojho fyzického tela.Výskumníci z University of Virginia School of Medicine sa teraz pokúsili jeden z aspektov týchto zážitkov preveriť experimentom. Výsledok však neukázal, že by účastníci dokázali získať informácie zo vzdialeného miesta lepši …Pokračovať v čítaní
Šefčovič mieri do Pekingu: Bude to mimoriadne náročná misia, EÚ chce znížiť obchodný deficit
Útok nožom na škole v Poľsku: Zranených je osem ľudí vrátane detí, útočníka zadržali
Rubio v Grécku: Irán stratil kontrolu nad Hormuzským prielivom a ekonomicky krváca
Hlas-SD si v rozpočte na rok 2027 presadil svoje. Šutaj Eštok ohlásil nové sociálne opatrenia
Lacnejšie vlaky lákajú davy. Znížené cestovné o polovicu má podľa Fica pokračovať
Strach z Mariana K. a Aleny Zs.: Na súde čítali tajný list, v ktorom sa Andruskó bál o život
Bol to najhorší let v živote. Slováci pristávali uprostred búrky a čakali 2 hodiny v lietadle
Zima sa hlási o slovo: Od zajtra začne snežiť, v Alpách napadne až 50 cm snehu
Predpoveď zimy 2026/2027 nadobúda jasnejšie obrysy: Zima bude teplá, snehu si veľmi neužijeme
Je mor prenosný z človeka na človeka? Toto treba vedieť o možnej epidémii
Sucho zo Slovenska nezmizne. Predpoveď má veľmi zlé správy
Babie leto končí. MAPA ukazuje, kde vietor zosilnie až na úroveň víchrice
Nový Jaguar Type 01 hrá vabank! Záchranca značky alebo posledný pokus pred koncom?
Autá strieda ako ponožky. Má cukrík a už hľadá iné auto. Čo sa mu odohráva v hlave?
Veľká Európska konferencia autoškôl už čoskoro na SlovakiaRingu
Dosť bolo SUV? Nový Renault E-Space naznačuje návrat ku klasickým minivanom
Tankovacia turistika vo V4: Kde ušetríte a kedy rozdiel zhltne cesta?
Nový Lexus ES riadne narástol. Chcete hybrid, alebo EV?
Pneumatiky Bridgestone Ecopia zvládli takmer 300-tisíc km bez výmeny
Nový Volkswagen Amarok má dostať čínsky základ. Rozlúči sa s Fordom aj európsky model?
Kia PV7 mieri nad PV5. Väčšia elektrická dodávka odvezie tri europalety
Nový MAN eTGX má dlhšiu kabínu. Čo tým získajú dopravcovia?
Test KGM Musso Grand šokuje tichom ako v luxusnej limuzíne
Predlžovač dojazdu Mahle: Elektrickým kamiónom pomôže spaľovací motor
Analýzy roky odporúčali Bushmaster. Česko teraz zrušilo tender na 185 obrnených vozidiel za miliardu eur
Prvý F-16 Block 72 na svete vzlietol. Od slovenských F-16 Block 70 ho odlišuje najmä jedna vec
Saab a Kraken dali radar na bezposádkový čln. Drony má odhaliť skôr, než sa dostanú k vojnovým lodiam
Južná Kórea pripravuje tank na vodík. K3 má byť tichší, chladnejší a ťažšie odhaliteľný
Vyzerá ako 155 mm granát, no má vlastný náporový motor. Sceptre má letieť vyše 140 km rýchlosťou Mach 3
Nový fínsky Patria Trackx nemá silný pancier ani veľké delo. Má prejsť tam, kde iné obrnené vozidlá uviaznu
Bývalá jojkárka Kmotríková pred rokmi zmizla z obrazoviek: Takto teraz vyzerá!
FOTO z premiéry filmu Šípkari: Pauhofová v mini... Maštalír a Dangl so štýlovými manželkami!
Kedysi do nej bol buchnutý každý tínedžer... Mary zo seriálu V siedmom nebi je dnes ešte krajšia!
Zomrela oscarová herečka (†102): S milovaným manželom boli hollywoodsky unikát!
Čo sa deje s telom v okamihu, keď ťa výbuch odhodí? Tlaková vlna dokáže napáchať škody ešte skôr, než dopadneš na zem
Zostávajú ti po ponožkách hlboké ryhy na členkoch? Takto zistíš, kedy už nejde len o bežný otlak
Ako často perieš psí pelech a ako ho správne vyčistiť? Toto v ňom zostáva aj po dôkladnom vysávaní
Prečo sa oplatí vypiť pohár vody hneď ráno? Tvoje telo to pocíti viacerými spôsobmi
Čo by si cítil vo vesmíre bez skafandra? Telo nevybuchne ani okamžite nezamrzne
Sú bio vajcia naozaj zdravšie a výživnejšie než bežné? Pozri sa, či sa za ne oplatí priplatiť
NASA objavila na Mesiaci nový obrovský kráter, väčší ako Koloseum. Vznikol pri náraze, ktorý prichádza raz za storočie
Ľudstvo sníva o lunárnom meste, no to by rýchlo narazilo na problém: Vedci hovoria, že voda by sa minula mimoriadne rýchlo
Astronómovia po prvýkrát v histórii zaznamenali rádiový signál vychádzať z konkrétnej exoplanéty: Mimozemšťania?
Gravitácia ako liek? Nová štúdia ukázala, ako by mohla byť táto netradičná liečba jedného dňa realitou
Vedci objavili ľudský gén, ktorý dokáže „preskakovať“ do iných genómov. Našli ho v kiahňovom víruse
Vedci narazili na zvláštny problém s čiernymi dierami: Ak existuje takzvaná temná dimenzia, môžu mať jeden rozmer navyše
Vedci prvýkrát zachytili kvantový skok zvuku v reálnom čase. Častica zvuku im náhle zmizla pred očami
Tento organizmus zvládne teplotu až 70 °C. Vedci objavili nový teplotný rekord pre zložitejší život
Štúdia potvrdila to, čo doteraz tušil každý majiteľ mačiek: Sú to naozaj tak lenivé tvory
Venuša nám mohla byť v minulosti podobnejšia, než dnes: Mala mesiac, ktorý ale skončil tragicky
„Ak chce ľudstvo naplno využiť výhody AI, musí prijať, že sa stanú aj zlé veci,“ hovorí Altman. Šéf OpenAI je proti príliš prísnej regulácii umelej inteligencie
Nový útok je na svete: Podvodníci začali vytvárať falošné mobilné siete. Tvoj telefón sa môže pripojiť k ich zariadeniu
Tieto nastavenia v Gmaile ti ukážu, či niekto cudzí číta tvoje správy. Toto všetko skontroluj pri podozrení
V zahraničí sa šíri nový podvod, čoskoro môže doraziť aj k nám. Začína sa telefonátom a pokračuje cez WhatsApp
Cez služby prístupnosti sa môže hacker dostať k tvojmu bankovníctvu. Takto zistíš, ktoré aplikácie v tvojom telefóne majú tento prístup povolený
Našiel si v telefóne zmeškaný hovor z neznámeho čísla? Pozor na Wangiri podvod, ktorý ťa môže pripraviť o peniaze
Dokáže zmena DNS servera skryť tvoju aktivitu na internete pred poskytovateľom? Takto to funguje v skutočnosti
Čo robiť s Wi-Fi routerom, ktorému skončila softvérová podpora? A ako zistíš, že skončila aj tomu tvojmu?
AI už píše kód, ktorému nerozumejú ani skúsení programátori. Napriek tomu funguje