Японские ученые научились контролировать скорость «световых пуль» — Naked Science
22.12.2020
Василий Парфенов

Японские ученые научились контролировать скорость «световых пуль»

5.0

Физики в очередной раз бросили вызов фундаментальным принципам Вселенной — в нашем случае научились управлять скоростью света. Нет, никаких постулатов современной науки нарушено не было, речь идет о локализованных импульсах электромагнитного излучения, которые также называют «световыми пулями».

Японские ученые научились контролировать скорость «световых пуль»
Симуляция «световых пуль» / ©Li, Z., Kawanaka, J. Optical wave-packet with nearly-programmable group velocities. Commun Phys 3, 211 (2020)

Поражающий воображение любителей фантастики эксперимент провели Чжаоян Ли (Zhaoyang Li) и Юнжи Каванака (Junji Kawanaka) в Институте лазерной инженерии Осакского университета, Япония. Правда, не на какой-то высокотехнологичной установке, а в рамках симуляции. Ее результаты опубликовали в рецензируемом журнале Communications Physics. Каванака и Ли этим летом уже доказали теоретическую возможность управлять скоростью световых пуль, а теперь развили собственный успех.

Они использовали комбинацию деформируемых зеркал, пространственный модулятор излучения и делитель луча. Проходящие через такую установку импульсы излучения получают определенную форму, от которой и зависит скорость разных их участков в пространстве. Управляя таким образом световыми пулями, можно определять как их скорость, так и ускорение. Причем несколько подобных импульсов излучения с разными параметрами могут распространяться по одному пути и при этом никак не взаимодействовать друг с другом.

Конечно, симуляция накладывает определенные ограничения на эксперимент. Несмотря на всю точность модели, пока не до конца ясно, как ее лучше реализовать на практике. Возможно, потребуется долгий процесс подбора конкретных материалов всех узлов установки и длины волны излучаемого света. Однако принципиальных препятствий для воплощения впечатляющей концепции «в металле» еще не обнаружили.

Каванака и Ли не уточняют, когда можно ждать следующих результатов их работы уже на материальных установках. Но, учитывая темп работы ученых из Японии, прогресс не должен заставить себя ждать.

«Световые пули» — чрезвычайно любопытный феномен, который предсказали в 1990 году, а продемонстрировали спустя десять лет. Он выглядит перспективным как с точки зрения теоретической физики с оптикой, так и во многих практических применениях. Например, для создания оптических интегральных схем или передачи информации. При создании световых пуль характеристики импульса излучения подбирают так, чтобы он способствовал своей самофокусировке и таким образом компенсировал рассеяние в среде. Любопытным свойством такого пучка фотонов становится чрезвычайная стойкость к изменению формы (вектора распространения и длины волны) в результате дисперсии и дифракции.

Несмотря на то что скорость света — величина постоянная и фундаментальная, — она различается для разных сред. Знаменитая непреодолимая константа — это скорость света в вакууме. Для воды или других прозрачных сред она меньше. А если какие-то фотоны начинают двигаться быстрее, возникают всяческие любопытные физические эффекты, например так называемое черенковское излучение. В своей симуляции японские ученые моделировали световые пули так, чтобы их скорость либо превышала, либо соответствовала, либо была ниже скорости света в среде. Получились три возможных состояния импульса излучения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 17:42
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 18:00
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

Вчера, 21:09
Илья Ведмеденко

Российские специалисты разрабатывают четырехдвигательную версию пассажирского Ил-114. Это позволит повысить дальность и грузоподъемность крылатой машины.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: