Человеческий глаз оказался способен увидеть одиночный фотон

Фоторецепторы в сетчатке глаза человека. Фото: National Eye Institute / Flickr

Эксперименты в темной комнате показали, что человек способен определить попадание фотона на сетчатку глаза с вероятностью выше, чем при случайном выборе.

Фоторецепторы-палочки в глазу человека способны реагировать на отдельный фотон. Однако при прохождении света через глаз часть фотонов поглощается или отражается некоторыми его частями. Даже если фотон попадает на светочувствительную клетку глаза, сигнал от него должен пройти длинную цепочку нейронов в мозге человека, прежде чем он сможет различить его.

Ученые долгое время задавались вопросом, может ли человеческий глаз зарегистрировать единичный фотон. Исследования в 40-х годах показали, что человек способен различить 5-7 фотонов, а в эксперименте 2015 года испытуемые уже смогли различить вспышку из трех фотонов.

Исследователи из Университета Вены поставили точку в спорах о пределе человеческого зрения. Ученые провели серию экспериментов, в которых приняли участие трое мужчин в возрасте от 20 до 30 лет, один из которых носил контактные линзы.

Молодых людей поместили в темную комнату. Их просили сфокусироваться на тусклый красный огонек. Затем устройство, собранное учеными, с некоторой вероятностью испускало два фотона. Один из них посылался на периферию зрачка испытуемого, где концентрация чувствительных фоторецепторов максимальна, а другой, контрольный, — на фоточувствительный датчик.

После срабатывания устройства подопытных спрашивали, увидели они вспышку света или нет. Затем им сообщали, был ли в этом испытании испущен фотон, и приступали к следующей попытке.

Всего провели более 30 000 испытаний, в 2500 из которых был испущен фотон. Молодые люди дали правильный ответ в 51,6% случаев, что превышает вероятность правильного ответа при случайном выборе. Это число кажется совсем небольшим, однако количество проведенных испытаний позволяет достоверно сказать, что испытуемые в ряде случаев смогли различить один единственный фотон.

Интересно, что верное распознавание фотона повышало шансы увидеть следующий. Так, если испытание повторялось в течение десяти секунд после правильного ответа, вероятность распознавания фотона повышалась до 56%.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Человеческий глаз постоянно совершенствовался в процессе эволюции. Не так давно ученые обнаружили, что при определенных условиях он способен реагировать даже на инфракрасное излучение.
Теги:

Читать еще на Чердаке: