Можно ли обнаружить фотоны без поглощения?

Я думаю о детекторе, который будет издавать звуковой сигнал, если через него проходит свет. Является ли это возможным?

Можем ли мы предположить, что вы хотите, чтобы луч света вообще не взаимодействовал с «сенсорными воротами» и чтобы эти «ворота» имели определенный размер? Под «отсутствием взаимодействия» я подразумеваю, что луч проходит через датчик, ничего не касаясь. И под «определенным размером» я подразумеваю что-то, что можно использовать дома или в любом бытовом приборе без необходимости использования дорогостоящего оборудования. Я прав ?
Фотоны обладают гравитационным притяжением, верно? Это отвечает на этот вопрос?
Ну невозможно взаимодействовать с чем-то, не реагируя с этим. В противном случае это нарушило бы принцип неопределенности Гейзенберга.

Ответы (3)

Это действительно возможно, как продемонстрировала группа Сержа Ароша в 1999 году с помощью так называемой квантовой интерферометрии Рамсея без разрушения. Идея заключалась в том, чтобы наблюдать за наличием или отсутствием фотона в полости, наблюдая за его взаимодействием с атомами.

Этот прекрасный эксперимент во многом основан на поведении квантовой суперпозиции атомных состояний. Упрощенное объяснение заключается в том, что присутствие фотона в резонаторе приводит к дополнительному относительному фазовому сдвигу в одном члене суперпозиции атомных состояний, и этот дополнительный фазовый сдвиг может быть обнаружен. Поскольку все измерения выполняются на атомных, а не на фотонных состояниях, можно сделать вывод (и, таким образом, обнаружить) о присутствии фотона, фактически не поглощая его.

Примечание: эта работа (среди прочих) привела к Нобелевской премии по физике 2012 года .
В качестве дополнительной информации см. physics.aps.org/articles/v11/38 .
Изменяет ли обнаружение состояние фотона? Я полагаю, что должен. Если да, то как? Если нет, то почему?
Это для меня новость. означает ли это, что вы можете вставить один из этих детекторов в двухщелевой прибор интерференционной картины и получить информацию о том, "какая щель" не разрушит интерференционную картину?
@nielsnielsen Я не эксперт в этой технике, но я не думаю, что вы можете использовать ее для достижения того, что имеете в виду. Частота фотона ограничена полостью, а время прохождения атомов рубидия в полости отрегулировано точно на 1/2 цикла Раби. Есть хорошее не очень техническое обсуждение эксперимента в "Квантовой задаче" Г. Гринштейна и А.Г. Зайонца, где установка описана лучше. Помимо технических трудностей, я не понимаю, как вы могли бы это сделать, и если бы это было возможно, умные люди Haroche et al уже сделали бы это.
@ZeroTheHero, спасибо за ссылку - NN

Да, согласно статье группы Ремпе [ Science 342 , 1349 (2013) ], фотоны могут быть обнаружены после отражения оптическим резонатором, содержащим подготовленный атом в суперпозиции двух состояний. Затем отражение фотона приводит к определенной проекции состояния, которую можно исследовать для косвенного обнаружения падающего фотона.

Отражение технически не является поглощением и испусканием фотона определенным образом?
@ToddWilcox В той мере, в какой это верно (отлично от нуля, но также с нетривиальными тонкостями), так же верно и любое взаимодействие с диэлектрической средой, такой как, например, воздух (и вы можете провести очень прочную эквивалентность между ними). Если физика в этом ответе считается для вас «поглощением», то единственная ситуация, в которой фотоны не «поглощаются», — это путешествие в вакууме. Это правильная точка зрения, но она разрушает большую часть физического содержания и находится в довольно прямом противоречии с нашим обычным интуитивным пониманием значения слова.
@EmilioPisanty Для меня «обычное интуитивное понимание» довольно прямо противоречит тому, что происходит на самом деле. Например, поглощение/переизлучение является причиной того, что "свет распространяется медленнее" в средах, отличных от абсолютного вакуума. Это несложно, только часто "забывают". Я думаю, именно поэтому вопрос так интересен, и я постараюсь взглянуть на ссылку от ZeroTheHero.
@KnutGjerden Как я уже сказал, это вопрос точки зрения, поэтому ни одна из точек зрения не является неправильной, но важно отметить, что виртуальные переходы, связанные с преломлением и отражением, не меняют содержание числа фотонов в поле (т.е. Н ^ коммутирует с гамильтонианом взаимодействия), тогда как процессы, обычно классифицируемые как поглощение, изменяют число фотонов. Таким образом, вы не можете винить людей, которые резервируют термин для последнего, исключая первый.
@EmilioPisanty Кажется, было бы неплохо, если бы спрашивающий разъяснил, что они считают поглощением, а что нет.
@Todd Как я уже сказал, если вы считаете виртуальные переходы поглощением и переизлучением, единственный способ для фотона избежать этого «поглощения» - это распространяться в полном вакууме без какого -либо взаимодействия вообще. Это означает, что ответ тривиально будет отрицательным, и вопрос будет глубоко неинтересным. Поэтому я думаю, что довольно безопасно принимать ответы с виртуальными переходами, пока число фотонов не меняется (кроме проективного измерения, как того требует КМ).
@EmilioPisanty Я понимаю твою точку зрения. Хорошо сформулировано.
@ToddWilcox Если рассматривать частицу, она может упруго рассеиваться или поглощаться, а другая испускаться. Однако, если испускаемый и поглощаемый идентичны, отличить их невозможно.
@EmilioPisanty: Это предостережение также относится к другому ответу, о квантовой интерферометрии Рамсея без разрушения, верно? Мы всегда наблюдаем фотоны только тогда, когда они взаимодействуют (а поскольку они не заряжены, то взаимодействуют напрямую, т.е. поглощают и испускают, а не обмениваются чем-то). Я думаю, что это наблюдение не совсем тривиально, если вас интересуют фундаментальные вопросы. Он говорит нам, что мы никогда не наблюдаем фотоны, мы видим только взаимодействия фотонов . Мы не можем сказать, что происходит между двумя взаимодействиями.
@jdm Да, разговор о реальных и виртуальных переходах в равной степени применим к ответу Зеро.

Фотон можно (теоретически) измерить как небольшое изменение импульса на солнечном парусе , т.е. зеркале.

Я подозреваю, что отрицательные голоса здесь связаны с тем, что для сохранения импульса требуется, чтобы переизлученный фотон имел другую длину волны, чем падающий фотон.
Так называемый фотон, который отражается от солнечного паруса, очевидно, будет иметь меньшую энергию, закон сохранения энергии и требование Максвелла.
Неразрушимость и целостность фотона несовместимы, энергосбережение — это святое!
Можно ли обнаружить фотоны без поглощения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v