¿Pueden los fotones moverse en paralelo?

¿Es posible que dos fotones se muevan en paralelo, en la misma trayectoria, que tengan la misma longitud de onda, pero difieran en fase?

Los fotones son entidades/partículas mecánicas cuánticas enumeradas en la tabla de partículas elementales, que es la base del modelo estándar de física de partículas .

Cuando se mide individualmente, solo da un (x,y,z,t), al interactuar con algunas otras partículas y se puede medir una energía igual a h*nu, donde nu es la frecuencia de la onda electromagnética clásica macroscópica que se puede medir. construido a partir de una enorme cantidad de fotones de la misma energía.

Como entidad mecánica cuántica tiene una función de onda, aunque no se suele pensar en ella, ya que el electromagnetismo clásico describe muy bien el comportamiento de la luz. Es la función de onda la que responderá si dos fotones pueden estar en la misma trayectoria. La función de onda de un solo fotón es una función compleja y los campos eléctricos y magnéticos aparecen en las fases de esta función compleja. En un conjunto de fotones, un haz de luz, construyen los campos E y B de la onda de luz clásica. El marco teórico del campo cuántico se utiliza para los cálculos, donde los operadores de creación y aniquilación operan sobre la función de onda del fotón libre.

Para dos fotones:

Las interacciones entre fotones y fotones son tan pequeñas que pueden ignorarse para frecuencias menores que las frecuencias de rayos gamma. Por lo tanto, sólo la superposición de las dos funciones de onda de fotones tendrá efecto. El cuadrado de esta superposición dará la densidad de probabilidad de encontrar los dos fotones en (x1,y1,z1,t1) y (x2,y2,z2,t2)

Patrón de interferencia de onda estacionaria (que muestra la intensidad óptica) de la superposición de dos haces gaussianos elípticos bajo algún ángulo .

cursiva mía

Esta, por definición, es la distribución de probabilidad de sumar dos fotones con las fases espacial y temporal de los rayos láser.

¿Es fundamentalmente posible en el nivel de la mecánica cuántica?

Sí.

¿Es potencialmente posible construir un experimento que lo demuestre?

Ha habido una serie de experimentos con fotones individuales golpeando una doble rendija. Conceptualmente, uno podría diseñar un experimento en las líneas de la figura de arriba donde los haces son controlados por dos fotones a la vez.

¿Realmente se hizo tal experimento?

Parece que la gente ha estado observando dos patrones de interferencia de un solo fotón