Zkusili jste rozpůlit foton? Kredit: Phyr.org/AI.

Jak praví fyzikální mainstream, elementární částice, alespoň pokud víme, by nemělo být možné rozdělit na menší části. Ale vyprávějte to teoretickým fyzikům. Johannes Skaar z norské Universitetet i Oslo to odmítli tupě akceptovat a zkusili, co by se stalo, kdyby se někdo pokusil rozříznout foton. Dospěli k překvapivému závěru. Pokus rozpůlit foton (který má nulovou hmotnost) by kupodivu nevedl ke vzniku dvou ještě menších fotonů, ale namísto toho by se z ničeho zjevilo nekonečné množství fotonů. Je to učiněné kvantové čarodějnictví.

Johannes Skaar. Kredit: University of Oslo.

Podobně jako každá částice v pojetí kvantové mechaniky existuje foton současně jako lokalizovaná částice a zároveň jako rozprostřená vlna šířící se prostorem. Skaarův tým vymyslel, jak takovou elementární potvoru přefiknout. Zkoumali, co by se stalo, kdyby jediný foton prošel optickou závěrkou, tedy v podstatě velmi rychlým zrcadlem, které lze zapínat a vypínat tak, aby zablokovalo část světelného pulzu. Pokud by závěrka pracovala dostatečně rychle, mohla by zasáhnout foton uprostřed jeho pulzu a odříznout část vlny.

Skaar a spol. k tomu použili kvantové rovnice popisující chování elektromagnetického pole, které souvisí s fotonem, na kvantové úrovni. Ve své analýze konkrétně sledovali, jak by zmíněné rozříznutí fotonu optickou závěrkou změnilo kvantový stav fotonu. Namísto toho, aby po říznutí vznikl foton na jedné straně a vakuum na straně druhé (jak by asi čekal fyzikální selský rozum), vytvoří optická závěrka něco mnohem podivnějšího a složitějšího. Zjeví se superpozice stavů obsahující současně nekonečné množství fotonů. Jako kdyby se objevil Hagrid a máchnul deštníkem.

Logo. Kredit: University of Oslo.

Nápovědou budiž, že v kvantové mechanice není prázdný prostor ve skutečnosti prázdný. Ve vakuu neustále probíhají fluktuace elektromagnetického pole. Badatelé zjistili, že rychlé přepínání závěrky tyto fluktuace naruší, a tím spontánně vytváří nové fotony. Současně platí, že kdybychom lokálně pozorovali pouze oblast bezprostředně na obou stranách závěrky, vypadal by výsledný stav zdánlivě obyčejně: na jedné straně by byl k nerozeznání od jediného fotonu a na druhé od prostého vakua.

Skaar a jeho spolupracovníci se namlsali, ale nechtějí přestat. Budou zkoumat, jestli to bude podobně bizarní i v případech, kdy je ve hře více než jeden foton, nebo pokud se analýza rozšíří na jiné elementární částice, například elektrony. Šlo by to udělat experimentálně? Nějak aplikovat? A kdo ví, jaký to bude mít přesah do kvantového loru?

Video: The Empty Atom Myth: Why “Nothing” Isn’t Empty at All

Literatura

Phys.org 2. 6. 2026.

arXiv:2510.21636.

Physical Review Letters (accepted).