Ученые: оптические вихри или «дыры» в свете способны превышать скорость света
Физики впервые в истории нашли нечто, способное двигаться быстрее скорости света. Впрочем, и здесь есть некоторые уловки — сам свет обгоняет только темнота, которая уже находится внутри него. Нарушает ли это законы физики?
«Темные дыры» в световом луче — не физические объекты, а геометрические аномалии, называемые фазовыми сингулярностями. Это точки, где световые волны перекручиваются и гасят друг друга, образуя зону нулевой интенсивности.
Так как эта «дыра» не обладает массой, энергией или способностью передавать информацию, она не ограничена законом Эйнштейна о предельной скорости света. Это напоминает водоворот в реке: он может перемещаться по воде быстрее, чем само течение, хотя частицы воды при этом не нарушают законов физики.
Оптический вихрь возникает, когда световая волна при движении закручивается подобно штопору. В самом центре этого вихря свет полностью аннигилирует сам себя, оставляя темный след. Математические модели еще с 1970-х годов предсказывали, что при сближении двух таких вихрей с противоположными зарядами они должны ускоряться до бесконечности в момент столкновения.
Экспериментально подтвердить это удалось только сейчас благодаря триумфу электронной микроскопии. Группа ученых из израильского института Технион под руководством Идо Каминера зафиксировала, как эти сингулярности достигают сверхсветовых скоростей непосредственно перед своим исчезновением.
Для захвата этого неуловимого момента исследователи использовали двухмерный материал — гексагональный нитрид бора. В нем возникают особые гибридные волны (фонон-поляритоны), которые движутся медленнее обычного света и могут быть сильно локализованы.
Это позволило создать сложную интерференционную картину с множеством вихрей и отследить их путь с невероятной точностью. С помощью специализированного высокоскоростного электронного микроскопа с разрешением в 3 квадриллионных доли секунды физики сделали сотни снимков, объединив их в таймлапс сверхсветовой аннигиляции.
Новое открытие позволяет лучше понять структуру света и применять метод в исследованиях быстрых физических, химических и биологических процессов.
Мощнее «Урала» и быстрее «Явы». ИЖ-500 никто не помнит, но мотоцикл мог стать лучшим в СССР
Мужчина из Бразилии говорит, что всю жизнь курил, пил кофе и дожил до 118 лет: в чем секрет долголетия
5 человек, которые почти не стареют и выглядят молодыми даже после 70
Домашние коты впервые увидели уличных, но не были к этому готовы. Видео
Перуанские «инопланетные мумии»: официальная экспертиза раскрыла правду