Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Новый эксперимент переворачивает представления о природе закрученного света
Международная группа физиков из России (включая ученых ТГУ), Казахстана и Японии экспериментально зафиксировала необычное явление: стрела, движущаяся прямолинейно, оставляет за собой след в форме винтовой спирали. Это противоречит классическим представлениям, но было подтверждено в эксперименте с переходным излучением. Открытие меняет существующие взгляды на природу закрученного света и имеет значительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для прикладных технологий.
Явление переходного излучения — электромагнитных волн, возникающих при пересечении заряженной частицей границы двух сред, – было теоретически предсказано еще в середине XX века Виталием Гинзбургом и Ильёй Франком. Долгое время считалось, что все свойства этого излучения известны, пока в 2019 году группа российских физиков-теоретиков из Томского государственного университета – Олег Богданов, Пётр Казинский, Пётр Королёв, Георгий Лазаренко – и Тимур Тухфатуллин из Алматинского филиала МИФИ не занялась исследованием его орбитального углового момента (ОУМ).
Все известные до сих пор источники закрученных фотонов – фотонов с ОУМ – требовали создания условий, в которых, так или иначе, присутствует спиральная симметрия:
- Спиральные траектории электронов в ондуляторах;
- Спиральные фазовые пластинки, через которые пропускается лазерный пучок плосковолновых фотонов;
- Спиральная структура среды, через которую проходит излучение или пролетают заряженные частицы.
Прорывная идея российских физиков заключалась в том, что вихревое излучение, то есть излучение с ОУМ, может возникать и при прямолинейном движении электронов, если соблюдены условия когерентности излучения и сгусток электронов достаточно мал.
Проверить эту идею на практике решили японские физики-экспериментаторы под руководством Юити Такабаяши. Подготовка к эксперименту шла два года при консультационной поддержке ученых физического факультета ТГУ.
В синхротронном центре SAGA Light Source японские физики направили пучок электронов с энергией 220 МэВ на мишень в виде позолоченной пластинки. Длина пучка и его поперечные размеры были подобраны так, чтобы выполнялось условие когерентности излучения, обеспечивающее генерацию закрученных фотонов. Для анализа углового момента переходное излучение пропускали через два типа апертур:
- Треугольную апертуру, дающую характерную дифракционную картину с тремя яркими пятнами;
- Двойную щель, смещающую интерференционные полосы при наличии ОУМ.
Результат оказался элегантным и точно таким, как предсказывала теория российских физиков:
- При круговой поляризации s = ±1 излучение приобретало ОУМ l = ∓1;
- Полный угловой момент сохранялся: m = l + s = 0.
– Самое удивительное, что ОУМ оказался свойственен даже такому «простому» излучению, как переходное. Это значит, что закрученные фотоны могут быть вокруг нас, например, в космических лучах, бомбардирующих атмосферу. Мы привыкли думать, что для создания вихря нужен вихрь. Однако оказалось, что даже прямолинейность может порождать спираль, если смотреть достаточно внимательно, – комментирует результаты работы профессор физического факультета Томского государственного университета Пётр Казинский.
Это открытие напоминает нам, что даже в казалось бы изученных явлениях скрыта глубокая красота. Физика – это не только формулы. Это поэзия, записанная на языке дифференциальных уравнений. И иногда – как в этом эксперименте – стихи оказываются удивительно красивыми.
Telegram 
Дзен 
VK Много лет считалось, что облака Венеры в основном состоят из серной кислоты и воды в них присутствует ничтожно мало. Такая картина сложилась во многом на основе данных зонда «Пионер-Венера», который пролетел через атмосферу планеты в 1978 году. Теперь выясняется, что эти данные были неверно интерпретированы.
Планетологи заново проанализировали снимки поверхности луны Урана Ариэля, сделанные «Вояджером-2». На них видны признаки сравнительно недавней внутренней активности. Ученые смоделировали вероятное развитие событий в системе ледяного гиганта за последние пару миллиардов лет и пришли к выводу, что внутри Ариэля мог образоваться слой подледного океана толщиной как минимум 170 километров.
Самцов пауков из рода черных вдов голодные самки после спаривания часто съедают. Поэтому, чтобы привлечь их, нужны серьезные ухищрения. Ученые выявили важнейший феромон, используемый для этих целей, и выяснили, что выделяют его самки с изменяющейся силой.
Обычно выбрасываемое кометой вещество придает ей заметное ускорение. Как выяснилось, с третьим известным науке межзвездным объектом 3I/ATLAS этого практически не происходит, хотя у него есть и кома, и хвост. Астрофизики сейчас пытаются найти этому объяснение.
Если гипотетическая внеземная цивилизация живет возле очень старой и потому очень горячей звезды, она могла бы спасти свою планету от перегрева с помощью защитной астроинженерной конструкции. Астрофизики рассказали, как ее можно будет обнаружить с помощью новой обсерватории.
Резкий крен, падение в воздушную яму и тревожный сигнал ремней безопасности — знакомые ощущения для любого, кто часто летает. Для миллионов пассажиров турбулентность остается главным источником дискомфорта и страха в полете. Но авторы нового исследования обещают перевести ее из разряда непредсказуемых явлений в область точной науки. Они заявили о создании, возможно, самой передовой математической модели турбулентности, которая поможет сделать полет гораздо спокойнее.
Посадка, включая выгорание куска степи, прошла штатно, но часть грызунов на борту погибли. Правда, погубила их не повышенная космическая радиация полярной орбиты, влияние которой на млекопитающих планировали выявить в миссии, а более банальные причины.
Исследования самодержавия могут пролить свет на феномен, исконно свойственный российской государственности, а значит, переосмыслить исторический путь России и выработку новых направлений развития, к такому выводу пришел ученый ТюмГУ.
Третий известный межзвездный объект 3I/ATLAS летит примерно вдвое быстрее обоих своих предшественников. По расчетам, его вряд ли могло выбросить из родной планетной системы с подобной скоростью, и так разогнаться по пути он тоже не мог.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно