Het vangen van een enkel foton is een ongelooflijk uitdagende taak vanwege zijn extreem kleine formaat en energie. Het is alsof je probeert een enkele zandkorrel te vangen in een uitgestrekte woestijn. Het is echter mogelijk om individuele fotonen te detecteren en te bestuderen met behulp van gespecialiseerde instrumenten en technieken.

Om met succes een foton te vangen, moeten verschillende stappen worden genomen:

1.Verminder achtergrondgeluid:

Omdat fotonen zeer zwakke signalen zijn, is het essentieel om achtergrondgeluiden en interferentie tot een minimum te beperken. Dit kan worden bereikt door de experimentele opstelling af te koelen tot zeer lage temperaturen, deze af te schermen tegen externe lichtbronnen en gespecialiseerde detectoren met een hoge gevoeligheid te gebruiken.

2.Gebruik fotomultipliers of Avalanche Photodiodes (APD's):

Deze apparaten zijn extreem gevoelig voor licht en kunnen afzonderlijke fotonen detecteren. Wanneer een foton de fotomultiplier of APD raakt, veroorzaakt het een cascade van elektronische gebeurtenissen, waardoor het signaal wordt versterkt tot detecteerbare niveaus.

3.Gebruik tijdgebaseerde technieken:

Omdat fotonen zich met de snelheid van het licht voortbewegen, kan hun detectie nauwkeurig worden getimed. Onderzoekers gebruiken timingelektronica met hoge resolutie om het exacte moment vast te leggen waarop een foton wordt gedetecteerd. Deze timinginformatie kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen individuele fotonen en andere bronnen van ruis.

4.Single-Photon Avalanche Diodes (SPAD's):

SPAD's zijn solid-state apparaten die speciaal zijn ontworpen voor het detecteren van afzonderlijke fotonen. Ze werken volgens het principe van lawinevermenigvuldiging, waarbij een enkel foton een zichzelf in stand houdende lawine van ladingsdragers kan veroorzaken, wat resulteert in een detecteerbaar elektrisch signaal.

5.Technieken voor het tellen van fotonen:

Bij veel experimenten gaat het niet alleen om het vangen van één enkel foton, maar ook om het tellen van het aantal fotonen dat binnen een specifiek tijdsinterval bij een detector arriveert. Elektronentelelektronica kan de aankomsttijden nauwkeurig meten en de individuele fotonen tellen.

Het is vermeldenswaard dat hoewel we individuele fotonen kunnen detecteren en bestuderen, het 'vangen' ervan in fysieke zin niet mogelijk is vanwege hun kwantumkarakter. Ze worden nauwkeuriger beschreven als interactie met en geabsorbeerd door detectoren.

Wat betreft het stilleggen van de zon:het is niet haalbaar of noodzakelijk om de hele zon stil te leggen om een ​​foton op te vangen. Het verminderen van achtergrondlicht en ruis uit andere bronnen is echter cruciaal voor succesvolle detectie-experimenten met één foton.