• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23 мая
РНФ
1
56 411

Российские ученые рассказали, как можно остановить свет

5.1

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

Российские ученые рассказали, как можно остановить свет / ©Getty images

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review Letters. Фотоны — частицы света — в отличие от обычных частиц, из которых состоят все окружающие нас объекты, не имеют массы. Теория относительности гласит, что из-за этого единственная скорость, с которой они могут двигаться в пространстве, — скорость света, а находиться в состоянии покоя безмассовые частицы вообще не способны.

Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета, Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе (Россия) и Ганноверского университета имени Готфрида Вильгельма Лейбница (Германия) создали математическую модель, которая описывает условия и процесс остановки света.

«Эта удивительная ситуация может происходить, если фотоны движутся в определенных нелинейных средах, которые называют резонансными. Они обладают собственным свечением с такой же частотой, какую имеют попадающие на них фотоны. Благодаря этому колебания света поглощаются частицами среды, что приводит к передаче большого количества энергии от света материи. Одновременно возможен и обратный процесс передачи энергии от вещества свету», — рассказывает Николай Розанов, известный отечественный специалист в области лазерной физики и нелинейной оптики, член-корреспондент РАН и главный научный сотрудник ФТИ имени А. Ф. Иоффе и СПбГУ.

Эволюция поля короткого импульса, входящего в резонансную среду: световой импульс «останавливается» около точки с координатой z ≈ 8λ12. Здесь λ12 — длина волны резонансного перехода в среде / ©Arkhipov et al. / Physical Review Letters, 2022

Авторы исследовали остановку фотонов на примере импульсов света крайне малой длительности — их могут излучать современные лазерные системы. Оказалось, что, проходя через резонансно поглощающую среду, частицы тесным образом начинают взаимодействовать с ней, формируя сильно связанные состояния возбужденной материи и света, которые можно рассматривать как некоторую новую частицу.

Так, среда, обволакивая свет, создает «одетые фотоны», которые за счет такой «шубы» из вещества приобретают массу. Далее подобные образования могут вести себя по-разному: или продолжить двигаться в изначальном направлении с высокой скоростью (вплоть до скорости света), или изменить направление, или полностью остановиться. Поведение частицы зависит от ее энергетического состояния: иногда ей может быть более выгодно снизить скорость до нуля.

«Столь необычный эффект, который мы описали, пока представляет интерес с точки зрения академической науки. Световой импульс застревает в среде, не доходя до наблюдателя; в зависимости от некоторых параметров, он способен застревать на заданном расстоянии от границы среды. Это может иметь некий практический интерес: например, благодаря такому эффекту возможно нацелить свет на определенные объекты, расположенные внутри среды.

Добавим, что здесь нет противоречий с фундаментальными физическими законами: речь идет о скорости движения светового импульса, в котором происходит активное поглощение света веществом и потом его испускание, а не о движении фотонов в пустом пространстве, которое всегда происходит со скоростью света», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Ростислав Архипов, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник физического факультета СПбГУ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:13
Елена Дубовик

Необычный телескоп Баксанской нейтринной обсерватории на Кавказе находится под четырехкилометровой горой Андырчи, в глубоких штольнях. Туда никогда не попадают солнечные лучи, что не мешает телескопу «видеть» далекие звезды. Толща горной породы защищает детекторы от внешнего мира, позволяя регистрировать нейтрино — загадочные частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом. Кроме космического потока неуловимых нейтрино, ученые обнаруживают в дальних уголках шахт этого телескопа и... необычную жизнь: там ранее неизвестные науке микроорганизмы приспособились к экстремальным условиям. В будущем эти микробы могут оказаться полезными для медицинских и биотехнологических исследований.

5 часов назад
Сергей Васильев

Обычные почвенные микробы способны синтезировать уникальное органическое соединение «с зубами», которое может стать высокоэффективным топливом будущего.

Вчера, 18:04
Мария Азарова

Особенным поводом для беспокойства Билл Нельсон считает лунную базу, которую Китай планирует создавать вместе с Россией.

27 июня
Иван Лавренов

Пермское вымирание сопровождалось рекордно сильным и долгим потеплением климата. Моделирование показало, какие именно цепочки обратной связи, восстанавливающие климат после катастрофических событий, были нарушены вымиранием.

1 июля
Александр Березин

Открытие может иметь значение как для изучения истории Красной планеты, так и для ее будущего освоения.

28 июня
Мария Азарова

Также «на всякий случай» госкорпорация по космической деятельности опубликовала координаты этих «центров» в разных странах.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

28 июня
Мария Азарова

Также «на всякий случай» госкорпорация по космической деятельности опубликовала координаты этих «центров» в разных странах.

7 июня
Мария Азарова

Ранее научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зеленый высказал опасение, что одностороннее решение включить телескоп eROSITA на обсерватории «Спектр-РГ» не самым лучшим образом повлияет на имидж России и ее ученых за рубежом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

Ну, по крайней мере, не именем господа
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: