Эти три вида взаимодействия света с материей – отражение, преломление и поглощение – лежат в основе многих физических явлений, которые мы наблюдаем в повседневной жизни. Они определяют то, как мы видим мир, и как мы его изучаем.
Подведем итоги:
В этой главе мы познакомились со светом как с электромагнитным излучением, состоящим из фотонов. Мы узнали, что свет обладает энергией и импульсом, и что он взаимодействует с материей, поглощаясь, отражаясь и преломляясь. В следующих главах мы продолжим наше исследование света, рассматривая его роль в формировании Вселенной и в жизни на Земле.
1.5. Застывший свет: Бозон Хиггса и материя
В мире физики элементарных частиц царит удивительная связь между светом и материей. Одним из ключевых игроков в этой связи является Бозон Хиггса, загадочная частица, которая придает массу всем остальным частицам Стандартной модели.
В сердце Бозона Хиггса:
Бозон Хиггса, подобно капле воды, не существует в изоляции. Он существует в квантовом мире, где частицы могут быть не просто в определенном состоянии, но и в суперпозиции состояний – как бы одновременно в нескольких состояниях.
Суперпозиция:
В этом смысле, Бозон Хиггса, в своем виртуальном состоянии, может быть представлен как суперпозиция различных частиц, включая Z-бозон и фотон, находящийся в состоянии покоя.
«Застывший свет»:
Фотон – это квант света, частица, которая не имеет массы покоя и всегда движется со скоростью света. Но, в суперпозиции состояний, фотон может быть «заморожен», как бы застывшим в состоянии покоя.
Материя из света?:
Поскольку Бозон Хиггса является основой массы частиц, и в его виртуальном состоянии присутствует фотон в состоянии покоя, то можно говорить, что материя как бы «состоит» из застывшего света.
Связь между светом и материей, отраженная в суперпозиции состояний Бозона Хиггса, говорит о глубокой взаимосвязи между этими фундаментальными понятиями в физике. Она напоминает нам о том, что мир элементарных частиц таит в себе множество удивительных тайн, которые мы только начинаем разгадывать.
1.6. Трансформация фотонов света в атомные структуры и замедление их скорости в сто тысяч раз
Ученые из Массачусетского технологического института достигли прорыва в области оптики, создав совершенно новый вид света путем взаимодействия фотонов. В ходе эксперимента они объединили три световые частицы, сформировав структуры, которые приобрели массу и замедлились в 100 000 раз по сравнению с обычными фотонами.