Внутри света обнаружили квантовое явление, обгоняющее его скорость

Результаты исследований от израильских физиков пока не позволяют реализовать сверхсветовые путешествия. Однако они открывают новые горизонты для создания сверхточных сенсоров, изучения квантовых материалов и разработки передовых систем квантовой коммуникации.

"Темные точки" — это миниатюрные "дыры"(они же по научному, субцикловые сингулярности, не путать с микро-чёрными дырами, это разные явления) в структуре световой волны, где амплитуда падает до нуля. Их также называют квантовыми вихрями. Эти крошечные участки полной темноты существуют в световом поле. Аналогичные структуры можно наблюдать в океанских волнах, воздушных потоках и в повседневной жизни, например, когда мы смешиваем кофе или вода течет по раковине, образуя мини-вихри.

Еще в 1970-х физики предсказали удивительный эффект: сверхсветовые квантовые вихри могут двигаться быстрее, чем волна, в которой они существуют. Представьте водоворот в реке, который опережает течение — так ведут себя "темные точки" в свете.

Это не противоречит теориям Эйнштейна, так как вихри безмассовы и не передают энергию. И теперь учёные из Техниона на сайте Nature сообщили о возможном первом наблюдение этих "нановихрей" благодаря уникальной микроскопической системе Центра электронной микроскопии института. Они объединили лазерную систему с оптомеханическим модулем и электронным микроскопом, получив рекордное пространственное и временное разрешение. Это позволило наблюдать движение световых вихрей на наномасштабах и наносекундах.

Для эксперимента использовали устойчивый к достаточно высоким температурам нитрид бора(он же "белый графен", hBN ), который подготовил профессор Ханан Херциг Шейнфукс из Университета Бар-Илан. В нем световые волны превращаются в поляритоны — гибрид света и акустических колебаний, движущийся примерно в 100 раз медленнее света. Эти "замедленные волны" создают условия, при которых вихри могут обгонять свет.

Ученые наблюдали не только прямое движение вихрей, но и их сложное взаимодействие. Вихри могут сталкиваться, менять направление и временно объединяться, образуя мини-структуры внутри волны. По словам профессора Каминера, открытие выявляет универсальные законы природы, общие для всех типов волн, от звуковых колебаний и потоков жидкости до сложных систем, таких как сверхпроводники.

Метод электронной интерферометрии, разработанный командой, позволяет впервые наблюдать мельчайшие процессы в материалах в реальном времени. Это открывает окно в мир скрытых динамик на наномасштабе, ранее недоступный никаким инструментам.

«Эти методы помогут изучать самые быстрые и сложные процессы в физике, химии и биологии, позволяя увидеть, как природа ведет себя в самые неуловимые моменты своей жизни», — добавляет он.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: