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 Приблизительно 4,5 тысячи лет назад в Египте жил пожилой человек, который, вероятно, трудился гончаром. Сегодня его ДНК расшифровали полностью: это первый для современной науки случай расшифровки полного генома человека из Древнего Египта. Анализ не только раскрыл детали былой жизни, но и намекнул на связи с Месопотамией.
И в антропологии, и в судебной медицине важно оценивать возраст по скелетным останкам с высокой точностью. Проблема в том, что «старение» скелета у людей с разным образом жизни, гормональным фоном и наследственностью сильно отличается. Исследователь из Кунсткамеры предложил новый способ решения этого вопроса.
Шведские врачи проанализировали данные миллионов детей и подтвердили, что у тех, кто появился на свет с помощью плановой хирургической операции, выше вероятность заболеть острым лимфобластным лейкозом.
Результаты нового исследования разошлись с распространенным представлением о том, что наличие собаки, кошки или другого домашнего компаньона безусловно положительно влияет на благополучие людей. В некоторых случаях возможен негативный эффект.
Объект 3I/ATLAS, обнаруженный в начале июля примерно в 675 миллионах километров от Солнца, принадлежит к потенциально самому опасному для землян типу небесных тел. К счастью, этот конкретный объект хотя и имеет опасные размеры, но нашей планете никак не угрожает.
Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
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