Групповую скорость света превысили в 30 раз относительно скорости света в вакууме

Исследователи из Университета Центральной Флориды разработали способ контроля за скоростью света. Они утверждают, что могут не только ускорить и замедлить световой импульс, но и заставить его двигаться в обратную сторону. Результаты исследований были опубликованы в журнале Nature Communicationsв конце февраля, но привлекла внимание СМИ только сейчас.

Эта работа представляет собой важный шаг в исследованиях, которые однажды могут привести к разработке более эффективной оптической коммуникации, а также к технике, которую можно применить в облегчении скопления данных и предотвращении потери информации. При возрастающем количестве устройств, подключающихся к информационным сетям, и повышенных скоростях такой тип контроля станет необходимым.

Предыдущие попытки контролировать скорость света включали в себя пропускание света через различные материалы. Однако новая техника стала первой, при помощи которой скорость света можно регулировать в открытом пространстве без помощи дополнительных материалов для его ускорения или замедления.

«Это первая ясная демонстрация контроля импульса света в свободном пространстве, — говорит соавтор исследования Айма Абурадди. — Она открывает двери многим применениям, оптический буфер — лишь одно из них, но, самое главное, делается это простым способом, который можно повторить и который надежен».

Абурадди и его соавтор Эсат Кондакчи продемонстрировали, что могут ускорить световой импульс в 30 раз быстрее скорости света, замедлить его до половины скорости света, а также заставить импульс двигаться в обратную сторону.

Важно отметить, что речь идет о групповой скорости, и результаты исследований Абурадди никак не противоречат принципам Специальной теории относительности. Как пишут в своей работе исследователи, для контроля групповой скорости оптического импульса обычно требуется прохождение через материал или структуру с дисперсией, проработанной особым образом. В то же время, в свободном пространстве групповую скорость можно изменять путем пространственного структурирования профиля пучка. В средах с аномальной дисперсией групповая скорость может превышать световую, равно как и быть меньше нее и даже быть отрицательной.

Исследователи смогли разработать свою технику при помощи специального устройства, известного как пространственный световой модулятор для смешения пространственно-временных свойств света, что позволило им контролировать скорость светового импульса. Взаимодействие этих двух свойств стало ключом к успеху этой техники.

«Мы смогли контролировать скорость импульса, реорганизовав энергию его самого таким образом, чтобы его пространственные и временные степени свободы смешались друг с другом, — объясняет Абурадди. — Мы очень довольны результатами и надеемся, что это только отправная точка для будущих исследований».