03:12, Пятница, 22.02.2019

Британские физики создали устройство, которое нарушает законы природы

17.01.2019 в 16:231400
Британские физики создали устройство, которое нарушает законы природы
Фото: Quantum tech lab
Британские физики открыли аномалию в поведении света
Ученые создали устройство, заставляющее свет вести себя вопреки общепринятым законам физики. Либо мы стали богами, либо наши представления о законах физики не совсем верны.

Второе объяснение кажется намного более реалистичным, чем первое. И таким образом новое открытие может рано или поздно привести к революции в области квантовых компьютеров.

Ученые из Национальной лаборатории физики Великобритании построили устройство, внутри которого световые импульсы кружатся вокруг друг друга, а обычные правила, согласно которым ведет себя свет, больше не действуют.

Результаты их исследования опубликованы в авторитетном издании Physical Review Letters.

В обычных условиях свет ведет себя весьма симметрично. К примеру, если бы у нас была возможность просмотреть условную "видеозапись" поведения света сначала в обычном режиме, а затем на обратной перемотке, то мы бы увидели, что он ведет себя одинаково в обоих случаях. Т.е. течение времени не меняет природу поведения света. Это явление называется Т-симметрия.
 

Кольцевой оптический резонатор / Фото: Wikipedia

У света, который движется, как волна (согласно волновой теории света), есть так называемая поляризация - явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля. Обычно поляризация остается неизменной, что дает еще один вид симметрии.
 
Исследователи уже знали о том, что при определенных обстоятельствах, когда свет отражается внутри оптических колец, утрачивается Т-симметрия. Пики световых волн проявляются не в тех местах, где должны, согласно уравнениям Т-симметрии.

Однако, новое исследование впервые показало, что пики могут проявляться одновременно с, казалось бы, спонтанными изменениями поляризации.

В основе исследования лежат эксперименты с устройством, которое называется кольцевой оптический резонатор. Это устройство сконструировано таким образом, чтобы "сохранять и удерживать" свет как можно дольше. Внутри - зеркала, ориентированные таким образом, чтобы последовательно отражать свет, позволяя ему совершать полный оборот.

В какой-то степени это похоже на шепчущие галереи - помещения эллиптической формы, в которых звук распространяется особым образом, например, шепот в одном конце помещения слышен в определенном месте с другого конца, но не во всем помещении. В шепчущих галереях используется эффект распространения вдоль стен акустической волны, которая испытывает многократное полное внутреннее отражение. Когда волна замыкается, возникает эффект "стоячей волны", которая "прижимается" к стенкам галереи.

Сходный принцип используется в случае со световыми волнами в кольцевом резонаторе.

Исследователи испускали пучки лазерного излучения внутри такого устройства. Оказалось, что внутри устройства волны света "заворачиваются" в круги и резонируют друг с другом, создавая эффект, который в обычных условиях в природе не встречается. Свет утрачивает одновременно и Т-симметрию, и поляризацию.
 
Пики световых волн проявлялись в моменты, которые не укладывались в расчеты, проведенные согласно уравнениям Т-симметрии. Формировались паттерны поведения, которые работали только в одном направлении течения времени. Иными словами, свет вел себя не так, как должен.

Более того, свет утрачивал свою вертикальную поляризацию (которую имели изначальные световые лучи). Световые волны прекращали свое движение снизу вверх, формируя вместо этого эллипсы.

Это все равно, как если бы гитарная струна, которую дернули сверху вниз, внезапно начала бы колебаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, поясняет Франсуа Копье, один из авторов исследования.

По мнению авторов исследования, несмотря на всю загадочность этого феномена, результаты работы приоткрывают завесу над возможными манипуляциями со светом. И могут стать прорывом в фотонике - дисциплине, которая занимается как фундаментальными, так и прикладными особенностями работы с оптическими сигналами.

В частности, это открытие позволяет составить представление о нелинейной динамике в фотонике.

Дальнейшие условия в области создания оптических резонаторов могут позволить создание устройств для тонкого управления светом и его свойствами, предполагают исследователи.

Это в свою очередь может привести к созданию новых, более совершенных типов атомных часов или квантовых компьютеров, считает Паскаль Дель Хай, ведущий исследователь Национальной лаборатории физики. Да и в целом к революции в области коммуникаций, где свет играет важнейшую роль.

17.01.2019 в 16:23
Наука nomid 140 4.0 из 5 / 1
наука, свет, Открытие
Сегодня читают
Комментариев: 0
Оставляя комментарий на нашем сайте, пожалуйста, помните о том, что содержание и тон Вашего сообщения могут задеть чувства реальных людей, непосредственно или косвенно имеющих отношение к данной новости. Проявляйте уважение и толерантность к своим собеседникам даже в том случае, если Вы не разделяете их мнение. Пользователи, которые систематически нарушают правила, а также размещают спам — будут заблокированы!
avatar