Тьма внутри света может двигаться быстрее света
Фазовые сингулярности известны с 1970-х годов, но поймать это явление в реальном времени удалось только сейчас, используя технологию сверхскоростной электронной микроскопии. Впервые физики наблюдали, как «дыры в свете», или оптические вихри могут двигаться быстрее самого света, не нарушая при этом теорию относительности. Результаты эксперимента ученые из Израиля называют большим достижением электронной микроскопии.
Оптические вихри образуются, когда световая волна закручивается при движении наподобие штопора. В центре этого вихря свет гасит сам себя, создавая точку нулевой интенсивности — темную «дыру» в световом поле. Математически установлено, что две такие сингулярности с противоположными зарядами притягиваются, ускоряются по мере сближения и в момент аннигиляции достигают скоростей, превышающих скорость света в вакууме.
Это не нарушает специальную теорию относительности, поскольку вихри не несут ни массы, ни энергии, ни информации. Их движение — это эволюция геометрии волнового узора, а не физическое перемещение материального объекта через пространство. Аналогичным образом водовороты в реке могут двигаться быстрее окружающей воды, но это не означает нарушения законов гидродинамики.
Для наблюдения ученые из Технологического института Израиля использовали двумерный материал — гексагональный нитрид бора, который поддерживает необычные световые волны — фононные поляритоны, гибриды света и атомных колебаний. Они движутся значительно медленнее чистого света, и их можно плотно сконцентрировать, чтобы получить сложные интерференционные картины с множеством вихрей, пишет Science Alert.
В эксперименте был использован высокоскоростной электронный микроскоп с очень высоким пространственно-временным разрешением, регистрирующий события за 3 квадриллионные доли секунды. Эксперимент повторяли многократно, каждый раз с небольшой задержкой, а затем сотни изображений объединяли в замедленную съемку, показывающую движение вихрей до их аннигиляции.
По словам исследователей, открытие выявляет универсальные законы природы, общие для всех типов волн — от звуковых и жидкостных до сложных систем, таких как сверхпроводники. Метод может быть использован для изучения скрытых процессов в физике, химии и биологии. Следующий шаг команды — переход на более высокие измерения для наблюдения более сложного поведения света.
Команде ученых из Швейцарии недавно удалось изменить полярность специального ферромагнетика с помощью лазерного импульса. Исследование объединяет три ключевые области современной физики конденсированного состояния: сильные взаимодействия, топологию и динамическое управление.
aprioric 4 Апреля 