Откриха ново свойство на светлината

04 юли 2019 г., 14:00
6579

Shutterstock

Международен екип от изследователи откри ново свойство на светлината, наречено „самовъртящ се момент“.

Но първо, нека се върнем малко назад. През последните няколко десетилетия физиците откриха, че фронтът на вълната на даден светлинен стълб може да се изкривява (и по този начин да й се дава ъглов импулс). Визуално това доста прилича на спираловидно стълбище, като стълбът светлина се увива около една празна среда. Когато подобен лъч се насочи към нещо, вие на практика виждате една ярка поничка. Тези лъчи имат орбитален момент на импулса (OAM) – свойство, зависещо от поляризацията (която пък е свързана с геометрията на електромагнетичните осцилации).

Днес, както учените съобщават в научното издание Science, се оказва, че е възможно тези OAM лъчи да имат и още едно свойство – а именно, „самовъртящ се момент“. Докато лъчът се движи напред, усукването започва все повече да се стеснява (досущ както при отвертките). Ако подобен лъч се насочи към плоска повърхност, той ще приеме формата на кроасан или полумесец.

„Забележително е. Наред с добре познатите ни свойства на светлината, като интензитет, дължина на вълната и поляризация, сега става ясно, че тя може да бъде и усуквана. Съответно – притежава ъглов импулс“, коментира Карлос Ернандез-гарсия, съавтор на проучването и старши изследовател в Университета на Саламанка.

Откритието е направено, когато екипът е изучавал светлинни лъчи, произведени от високоенергийни оптични процеси. Те често се използват за генерирането на силна ултравиолетова светлина или мощни рентгенови лъчи, които от своя страна спомагат за изучаването на миниатюрните и светкавични молекулярни процеси. В края на краищата екипът открива, че лъчите със "самозавъртащ се момент" са естествен продукт на тези процеси.

“Помня, когато екипът от Саламанка ни каза за първи път за самозавъртащия се момент на светлината в този експеримент. Ние наистина бяхме озадачени – коментира Кевин Дорни, един от авторите в проучването. – Сам по себе си орбиталният ъглов импулс не е лесна тема. А когато към профила на тези лъчи прибавим и времева зависимост, нещата стават наистина интересни.“

Изследователите решават да си зададат въпроса какво ще се случи, ако лазерите имат различен орбитален ъглов момент и ако са малко несинхронизирани. Оказва се, че това довежда до лъч, който прилича на тирбушон с постепенно променящ се оборот. И когато снопът светлина се удря в плоска повърхност, лучът започва да приличаше на полумесец.

Изследователите отбелязват, че погледнат по друг начин, един фотон в предната част на лъча обикаля около центъра си по-бавно от фотон в задната част на лъча.

Екипът веднага нарича новото свойство самовъртящ се момент - и то не само е новооткрито свойство на светлината, но също така и никога не е било предсказвано теоретично.

Изследователите предполагат, че техният метод може да се използва за модулиране на въртящия момент на светлината по начини, много подобни на модулиращите честоти в комуникационното оборудване. Това може да доведе до разработването на нови устройства, които използват манипулиране на наноразмерни материали.

Източник: IFLScience

Ключови думи:
Коментари