Abban az esetben, ha nem veszi észre, a fotonok apró kis fényelemek. Valójában ezek a lehető legkisebb fényerő. A lámpa bekapcsolásakor óriási számú foton származik az izzóból, és belecsap a szemébe, ahol azokat a retina felszívja és elektromos jelré alakítja, hogy láthassa, mit csinál.
Tehát el tudod képzelni, hány foton vesz körül egyszerre. Nem csak a szobájának lámpáiból, hanem a fotonok is áthatolnak az ablakon keresztül a naptól. Még a saját teste is fotonokat generál, de egészen az infravörös energiákig, tehát éjjellátó védőszemüvegre van szüksége a látáshoz. De még mindig ott vannak.
És természetesen az összes rádióhullám, ultraibolya sugárzás és az összes többi sugarat folyamatosan bombázzák téged és mindent egy végtelen fotonfolyammal.
Mindenhol fotonok.
Ezeknek a kis fénycsomagoknak nem szabad kölcsönhatásba lépni egymással, lényegében nincs „tudatosság” arra, hogy a többi még létezik. A fizika törvényei olyanok, hogy az egyik foton csak nulla interakcióval halad át egy másik mellett.
Legalábbis ezt gondolják a fizikusok. A világ legerősebb atomtörőjén belüli új kísérletben a kutatók bepillantást vettek a lehetetlenbe: a fotonok egymásba zuhantak. A fogás? Ezek a fotonok kissé elmaradtak a játékuktól, azaz nem úgy viselkedtek, mint maguk, hanem átmenetileg "virtuálissá" váltak. A szuper ritka interakciók tanulmányozásával a fizikusok remélik, hogy felfedik a fény néhány alapvető tulajdonságát, és esetleg új nagy energiájú fizikákat is felfedezhetnek, mint például a nagy egységes elméletek és (talán) szuperszimmetria.
Könnyű érintés
Általában jó, ha a fotonok nem kölcsönhatásba lépnek egymással, vagy nem térnek el egymástól, mert ez egy teljes őrült ház, amelynek fotonjai soha nem mennek semmilyen egyenes vonalba. Tehát szerencsére két foton egyszerűen egymás mellett csúszik, mintha a másik nem is létezne.
Vagyis az idő nagy részében.
Nagy energiájú kísérletekben (sok könyökzsírral) két fotont kaphatunk egymás ellen, bár ez nagyon ritkán fordul elő. A fizikusokat érdekli ez a fajta folyamat, mert ez felfedi a fény természetének nagyon mély tulajdonságait, és segíthet felfedni néhány váratlan fizikát.
A fotonok olyan ritkán lépnek kölcsönhatásba egymással, mert csak olyan részecskékkel kapcsolódnak össze, amelyek elektromos töltésűek. Ez csak az egyik a világegyetem azon szabálya, melyben élnünk kell. De ha ez a világegyetem szabálya, akkor hogyan kaphatunk valaha két fotont, amelyeknek nincs töltése, hogy összeköthessék egymást?
Ha nem egy foton
A válasz a modern fizika egyik kifogásolhatatlan és mégis ízléses aspektusában rejlik, és a kvantum-elektrodinamika funky nevén megy keresztül.
A szubatomi világ ezen képén a foton nem feltétlenül foton. Nos, legalább nem mindig foton. A részecskék, mint az elektronok és a fotonok, valamint az összes többi elektron folyamatosan oda-vissza csúsznak, és identitásuk megváltoznak az utazás során. Eleinte zavarónak tűnik: Hogyan mondhatnánk, hogy a fénysugár nem más, mint fénysugár?
Annak érdekében, hogy megértsük ezt a szokatlan viselkedést, kissé kibővítenünk kell a tudatunkat (kölcsön kell vennünk egy kifejezést).
A fotonok esetében, miközben időnként utaznak (és ne feledje, hogy ez rendkívül, rendkívül ritka), meggondolhatják magát. És nemcsak foton, hanem részecskékpárká, negatívan töltött elektronmá és pozitívan töltött pozitronná (az elektron antianyag partnerévé) válhat, amelyek együtt haladnak.
Villogni fog, és hiányozni fog, mert a pozitron és az elektron meg fogja találni egymást, és amint történik, amikor az anyag és az antianyag találkozik, elpusztulnak. A páratlan pár fotonná válik.
Különböző okok miatt, amelyek túlságosan bonyolultak ahhoz, hogy bekerüljenek, amikor ez megtörténik, ezeket a párokat virtuális részecskéknek nevezzük. Elég annyit mondani, hogy szinte minden esetben soha nem lép kölcsönhatásba a virtuális részecskékkel (ebben az esetben a pozitronnal és az elektronmal), és csak a fotonnal kell beszélni.
De nem minden esetben.
Világos a sötétben
A kísérlet sorozatában, amelyet az ATLAS együttműködés vezet a francia-svájci határ alatti Nagy Hadron Összeütközőben, és amelyet nemrégiben nyújtottak be az arXiv online preprint folyóiratnak, a csapat túlságosan sok időt töltött vezetett magok egymásba csapásával szinte a fénysebesség mellett. . Valójában azonban nem engedték, hogy az ólomrészecskék egymásba ütközjenek; ehelyett a bit nagyon-nagyon-nagyon-nagyon közel került egymáshoz.
Ily módon, ahelyett, hogy az ütközés óriási rendetlenségével kellene foglalkozni, beleértve sok extra részecskét, erőt és energiát, az ólomatomok csak az elektromágneses erő hatására léptek kölcsönhatásba. Más szavakkal, csak egy csomó fotont cseréltek egymásra.
És időnként - rendkívül, hihetetlenül ritkán - ezeknek a fotonoknak az átmenetileg egy pozitronból és egy elektronból álló párré válhat; akkor egy másik foton látni fogja ezeket a pozitronokat vagy elektronokat, és beszélt vele. Interakció lépne fel.
Most, ebben a kölcsönhatásban, a foton csak egyfajta dudorba kerül az elektronba vagy a pozitronba, és vidám útjára indul, sérülés nélkül. Végül ez a pozitron vagy elektron megtalálja a társát, és visszatér fotonossá, tehát két foton egymással ütköző eredménye csak két foton visszatér. Figyelemre méltó az, hogy egyáltalán képesek voltak egymással beszélgetni.
Mennyire figyelemre méltó? Nos, a több ezer milliárd ütközést követően a csapat összesen 59 potenciális kereszteződést észlelt. Csak 59
De mit mond nekünk az 59 kölcsönhatás az univerzumról? Egyrészt ezek a képek megerősítik, hogy a foton nem mindig foton.
És átgondolva ezen részecskék nagyon kvantum jellegét, megtanulhattunk néhány új fizikát. Például néhány olyan divatos modellben, amelyek az ismert részecskefizika határait meghúzzák, ezek a foton interakciók kissé eltérő sebességgel fordulnak elő, potenciálisan lehetőséget adva e modellek feltárására és tesztelésére. Jelenleg nincs elegendő adat a fenti modellek bármelyikének megkülönböztetésére. De most, hogy a technika kialakult, előfordulhat, hogy haladunk előre.
És el kell bocsátania a nagyon nyilvánvaló záró büntetést, de remélhetőleg hamarosan megvilágíthatjuk a helyzetet.
Paul M. Sutter asztrofizikus a Az Ohio Állami Egyetem, a "Kérdezz egy űrhajóstól" és "Űr rádió,"és a"Helyed az univerzumban."
