Фотон: відмінності між версіями

завершились висуненням {{нп|Гіпотеза Планка|гіпотези|ru|ГипотезаPlanck Планкаpostulate}} [[Макс Планк|Макса Планка]]<ref name="Planck1901">

Однак навіть після експериментів Комптона, [[Нільс Бор|Бор]], [[Гендрік Крамерс]] і {{нп|Джон Кларк Слейтер|Джон Слейтер|ru|Слейтер,John ДжонC. КларкSlater}} зробили останню спробу врятувати класичну максвелівську хвильову модель світла, без врахування його квантування, опублікувавши так звану {{нп|БКС-теорія|БКС-теорію|en|BKS theory}}<ref name="Bohr1924">

}} {{en icon}}</ref> продовжували розробляти напівкласичні моделі, в яких [[електромагнітне випромінювання]] не вважалося квантованим, але проблема отримала своє вирішення тільки в рамках [[квантова механіка|квантової механіки]]. Ідея фотонів при поясненні фізичних та хімічних експериментів стала загальноприйнятою до 70-х років XX століття. Всі напівкласичні теорії більшістю фізиків стали вважатися остаточно спростованими в 70-х і 80-х роках в експериментах по фотонній кореляції<ref>Результати цих експериментів не можуть бути пояснені класичною теорією світла, оскільки в них даються взнаки антикореляції, пов'язані з особливостями {{нп|Вимірювання (квантова механіка)|квантових вимірювань|ru|ИзмерениеMeasurement (квантоваяin механика)quantum mechanics}}. В [[1974]] році перший подібний експеримент був проведений Клаузером, результати експерименту виявили порушення [[нерівність Коші — Буняковського|нерівності Коші&nbsp;— Буняковського]]. В [[1977]] році Кімбл продемонстрував подібний ефект для однаково поляризованих фотонів, які проходили через аналізатор. Деякі з цих фотонів проходили крізь аналізатор, інші відбивалися, причому абсолютно випадковим чином({{cite web

Фотон перебуває частину часу у вигляді [[віртуальна частинка|віртуальної частинки]] {{нп|Векторні мезони|векторного мезона|ru|ВекторныеVector мезоныmeson}} або віртуальної пари [[адрон]]-антиадрон. За рахунок цього явища фотон здатний брати участь у [[Сильна взаємодія|сильних взаємодіях]]. Свідченням участі фотона у сильних взаємодіях є процеси фотонародження {{nobr|<math>\pi</math>-мезонів}} на протонах і нейтронах, а також численні утворення нуклонів на протонах і ядрах.

| publisher={{нп|McGraw-Hill||ru|McGraw-HillS&P Global}}

У стані теплової рівноваги {{нп|спектральна густина випромінювання||ru|СпектральнаяSpectral плотностьpower излученияdistribution}} <math>~\rho(\nu)</math>, яка залежить від частоти фотона <math>~\nu</math>, в середньому не повинна залежати від часу. Це означає, що ймовірність випромінювання фотона будь-якої заданої частоти повинна бути рівна ймовірності його поглинання.<ref name="Einstein1916a 318+5">

Ейнштейн почав з постулювання простих співвідношень між швидкостями реакцій поглинання та випромінювання. В його моделі швидкість <math>~R_{ji}</math> поглинання фотонів частоти <math>~\nu</math> і переходу атомів з енергетичного рівня <math>~E_{j}</math> на вищий рівень з енергією <math>~E_{i}</math> пропорційна кількості <math>~N_{j}</math> атомів з енергією <math>~E_{j}</math> і {{нп|спектральна густина випромінювання|спектральній густині випромінювання|ru|СпектральнаяSpectral плотностьpower излученияdistribution}} <math>~\rho(\nu)</math> для навколишніх фотонів тієї ж частоти:

Математично метод вторинного квантування полягає в тому, що квантова система, яка складається з великої кількості [[Принцип нерозрізнюваності частинок|тотожних частинок]], описується з допомогою хвильових функцій, в яких роль незалежних змінних відіграють [[числа заповнення]]. [[Вторинне квантування]] здійснюється введенням {{нп|Оператор (фізика)|операторів|ru|ОператорOperator (физикаphysics)}}, які збільшують чи зменшують кількість частинок в даному стані (чисел заповнення) на одиницю. Ці оператори називають іноді операторами народження і знищення. Математично властивості операторів заповнення і знищення задаються [[перестановочні співвідношення|перестановочними співвідношеннями]], вид яких визначається спіном частинок. При такому описі хвильова функція сама стає оператором.<ref>{{книга

У Стандартній моделі фотон є одним з чотирьох [[калібрувальний бозон|калібрувальних бозонів]], які здійснюють [[Електрослабка взаємодія|електрослабку взаємодію]]. Інші три (W⁺, W⁻ і Z⁰) називаються {{нп|Векторний бозон|векторними бозонами|ru|ВекторныйVector бозонboson}} і відповідають лише за [[Слабка взаємодія|слабку взаємодію]]. На відміну від фотона у векторних бозонів є [[маса]], вони мусять бути масивними внаслідок того, що слабка взаємодія проявляється лише на дуже малих відстанях, {{nobr|< 10⁻¹⁵ см}}. Однак кванти калібрувальних полів повинні бути безмасовими, поява у них маси порушує калібрувальну інваріантність рівнянь руху. Спосіб вирішення цієї проблеми був запропонований [[Пітер Хіґс|Пітером Хіґсом]], який теоретично описав явище [[Спонтанне порушення симетрії|спонтанного порушення електрослабкої симетрії]].

Надстабільні лазери є основою оптичних стандартів частоти, лазерних [[сейсмограф]]ів, [[гравіметр]]ів та інших точних фізичних приладів. Лазери з перестроюваною частотою (наприклад, {{нп|лазер на барвниках||ru|ЛазерDye на красителяхlaser}}) здійснили революцію в [[спектроскопія|спектроскопії]], суттєво підвищили [[Роздільна здатність (оптика)|роздільну здатність]] та чутливість методу аж до спостереження [[спектр]]ів окремих атомів.<ref>Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А.&nbsp;М.&nbsp;Прохоров. Ред. кол. Д.&nbsp;М.&nbsp;Алексеев, А.&nbsp;М.&nbsp;Бонч-Бруевич, А.&nbsp;С.&nbsp;Боровик-Романов и др. М.: Сов. Энциклопедия, 1984.&nbsp;— 340 с.{{ref-ru}}</ref> Лазери також застосовуються в медицині як {{нп|Лазерний скальпель|безкровні скальпелі|ru|Лазерный скальпель}}, при лікуванні очних та шкірних захворювань.

}}{{ref-ru}}) Саме через відсутність у фотона маси спокою, йому необхідно рухатися у вакуумі з максимально можливою швидкістю&nbsp;— [[швидкість світла|швидкістю світла]]. Він може існувати лише в такому русі. Будь-яка зупинка фотона рівносильна його поглинанню.</ref> і нульовим електричним зарядом (останнє випливає, зокрема, з локальної унітарної симетрії {{нп|U(1)||ru|U(1)Circle group}} та з дослідів по електромагнітній взаємодії). Однак фізики продовжують шукати невідповідності між експериментом і положеннями Стандартної моделі. Постійно підвищується точність виконуваних експериментів по визначенню маси і заряду фотонів. Виявлення хоч якої-небудь малої величини заряду або маси у фотонів завдало б серйозного удару по Стандартній моделі.

Крім того відбувається вивчення [[нелінійна оптика|нелінійних оптичних процесів та систем]], зокрема, явища двохфотонного поглинання, синфазної модуляції та оптичних параметричних осциляторів. Однак подібні явища та системи переважно не потребують використання в них саме фотонів. Вони часто можуть бути змодельовані шляхом розгляду атомів як нелінійних осциляторів. [[Нелінійна оптика|Нелінійний оптичний]] процес {{нп|Спонтанне параметричне розсіювання|спонтанного параметричного розсіювання|ru|СпонтанноеSpontaneous параметрическоеparametric рассеяниеdown-conversion}} часто використовується для створення [[квантова заплутаність|заплутаних станів]] фотонів<ref>{{книга