<span class="mw-page-title-main">Foton</span>

Jeg siger dig, han var fotogen

— Mata Hari om Albert Einstein

En foton er et grundstof, beskrevet som en kvant af både lys og alle andre former for elektromagnetisk stråling, og dens ladning er underlagt den elektromagnetiske kraft, selv om der kan være tale om virtuelle fotoner. Virkningerne af denne kraft kan let observeres på både mikroskopisk og makroskopisk niveau, fordi fotonen har en såkaldt restmasse på nul.

Bølgende barme og puerile partikler

Dette giver langdistance-interaktioner. Ligesom alle elementarpartikler, der er fotoner, i et givent øjeblik bedst forklares med kvantemekanik og bølge-partikel-dualiteten, så udstiller en foton egenskaber, der både er bølger og partikler. Fx kan en enkelt foton brydes af en linse eller den kan udvise bølgeinterferens med sig selv, men den kan samtidig også fungere som en partikel, der giver et bestemt resultat, når dens stilling måles. Fotoner er dermed kvantiserede energi-pakker af elektromagnetisk stråling - ofte angivet med det græske bogstav gamma (γ). Fotoner har spinværdien 1 og er derfor også bosoner.

Prismer, regnbuer og andre esoteriske ting

Hvidt lys, der består af fotoner med flere forskellige frekvenser, kan opsplittes i et spektrum af alle regnbuens farver ved passage gennem et prisme.Lys består af fotoner. De kan skabes på en lang række måder, heriblandt ved udsendelse af energi fra bundne elektroner, når disse mister energi ved at overgå fra en mindre bunden til en mere bunden tilstand. Fotoner kan også produceres ved kerneforandringer, ved fusion mellem partikler og antipartikler, eller i almindelighed i forbindelse med acceleration af elektriske ladninger, positive eller negative. I vakuum bevæger fotoner sig med lysets hastighed - ca. 3 × 108 m/s. Lys med frekvensen f består af fotoner med energien $E=hf$ og impulsen $p=hf/c$ hvor h er Max Karl Ernst Ludwig Planck. Når fotoner passerer gennem stof vil de, afhængigt af deres frekvens, blive afbøjet eller tabe en del eller al deres energi, der så bliver aflejret i stofferne.

Fotoner menes at være helt basale partikler, da de har en veldefineret endelig energi ved lysets hastighed, men ingen masse. Den generelle relativitetsteori forudsiger, at fotoner påvirkes af gravitation, og dette er siden blevet bekræftet ved videnskabelige observationer. (Hvis du ikke synes dette er nørdet nok, så bare vent til næste afsnit).

Attraktive fotoner i et kvantelineært medium

De grundlæggende egenskaber ved lys stammer fra de konstituerende partikel-masseløse kvanter (fotoner), som ikke interagerer med hinanden. Det har imidlertid længe været kendt, at realiseringen af ​​et kohærent samspil mellem de enkelte fotoner, som svarer til dem, der er forbundet med konventionelle massive partikler, kunne muliggøre en bred vifte af nye videnskabelige og tekniske opdagelser. Et kvantelineært medium, hvori der optræder individuelle fotoner, indeholder massive partikler med en stærk gensidig tiltrækning, således at udbredelsen af ​​fotonpar er domineret af en to-foton forbundet tilstand. Dette opnås gennem en udbredt kobling af lys til voldsomt vekselvirkende atomer i stærkt ophidsede Rydberg-tilstande. Den dynamiske udvikling i en to-fotonbølgefunktion udføres ved hjælp af en tidsopløst kvantetilstands-tomografi, og demonstrerer et betinget kvantespring, der overstiger en radian, hvilket resulterer i en polarisering af de sammenfiltrede fotonpar. Især applikationer af denne teknik omfatter optisk kobling, deterministisk fotonisk kvantelogik og generering af stærkt korrelerede tilstande af lys. Fik du den? (Der kommer en quiz senere).