Американська група дослідників із квантової оптики та біології дізналася, що одного фотона — найменшої частинки світла — достатньо, щоб запустити процес фотосинтезу.
Своє дослідження вони опублікували в науковому журналі Nature. Воно допоможе краще зрозуміти перетин квантової фізики із широким діапазоном складних біологічних, хімічних і фізичних систем, зокрема у сфері вивчення відновлюваних видів палива.
Вчені досліджували фотосинтез у пурпурової бактерії Rhodobacter sphaeroides і перенесли цей досвід на всі рослини й водорості, оскільки вони мають спільного еволюційного предка, який почав фотосинтезувати.
Молекули хлорофілу отримують фотони від Сонця, де електрон хлорофілу збуджується, перестрибуючи на різні молекули, щоб утворити будівельні блоки цукру, живлячи рослини та вивільняючи кисень.
Використовуючи спеціальні інструменти, дослідники створили джерело фотонів, яке утворювало пару фотонів з одного фотона вищої енергії за допомогою спонтанного параметричного перетворення. Під час імпульсу за першим фотоном, який називали «вісником», спостерігали за допомогою високочутливого детектора — він сигналізував про прибуття фотона-партнера, який взаємодіяв з молекулами в лабораторному зразку пурпурових бактерій.
Команда вчених використала модель розподілу ймовірностей і компʼютерний алгоритм, щоб проаналізувати понад 17,7 мільярда подій виявлення фотонів-вісників і 1,6 мільйона подій виявлення флуоресцентних фотонів. Ретельний аналіз показав, що початок фотосинтезу був спричинений лише поглинанням одного фотона, і ніякі інші фактори не могли вплинути на це.