Коли майже століття тому італійський фізик Етторе Майорана припустив, що електрони можна розділити навпіл, революційна ідея була значною мірою недооцінена. Тепер вона служить наріжним каменем фізики. Використовуючи ту ж цікавість, що і Майорана, дослідники з Дартмутської дослідницької групи Viola Research Group пророкують, що розщеплені фотони також можуть існувати.
«Це серйозна зміна парадигми того, як ми розуміємо світло - раніше це вважалося неможливим», - говорить автор дослідження Лоренца Віола, професор фізики. «Ми не тільки знайшли нову фізичну сутність, але й ніхто не вірив, що вона може існувати».
Теоретичне відкриття розщепленого фотона, відомого як «майоранівський бозон», просуває фундаментальне розуміння світла і того, як він себе веде. Дослідження з описом відкриття було опубліковано в Physical Review Letters.
«Кожен фотон можна уявити як суму двох різних половин», - каже Вінсент Гуаріні, провідний автор статті. «Ми змогли визначити умови для ізоляції цих половинок один від одного».
Подібно як рідка вода може перетворюватися на лід або пар за певних умов, дослідження показують, що світло також може існувати в іншій фазі - тій, де фотони з'являються як дві окремі половинки.
"Вода - це вода, незалежно від її рідкої або твердої форми. Просто вона поводиться по-різному залежно від фізичних умов ", - кажуть вчені. «Ось як нам потрібно підходити до нашого розуміння світла - як матерія, він може існувати в різних фазах».
Половинки фотона схожі не на частини, які можна фізично розділити, а нагадують на два боки монети. Дві окремі частини складають єдине ціле, але їх можна описати і змусити функціонувати як окремі одиниці.
Нова теорія покладається на порожнини з витоком енергії, заповнені квантовими пакетами світла, і пророкує, що половинки частинок з'являються на краях такої синтетичної платформи.
Як і раніше потрібен лабораторний експеримент, щоб підтвердити, що фотони можуть існувати в цій раніше неймовірній розщепленій формі. На відміну від масивних пристроїв, побудованих для виявлення знаменитого бозона Хіггса, випробування на виявлення половин фотона можна проводити на столі з використанням вже існуючих або найближчих технологій.
За словами вчених, дослідження вказує шлях до відкриття нових, екзотичних фаз матерії і світла. Важко передбачити, як результати можуть бути застосовані на практиці, але бозон Майорана може підтримувати квантові обчислення, оптичні датчики і підсилювачі світла.