La luce, ovvero i fotoni, possiede sia proprietà ondulatorie che corpuscolari. E come ogni onda, comprese quelle che si propagano sulla superficie dell'acqua, i flussi di luce scorrono, creando modelli nello spaziotempo caratteristici dell'acqua ordinaria. Gli scienziati mostrato per la prima volta Questo fenomeno si basa su un meccanismo insolito: i vortici nell'acqua iniziano a muoversi più velocemente della corrente stessa. Si è scoperto che anche la luce crea vortici che si muovono a una velocità superiore a quella della luce.
L'esistenza dei vortici ottici, o singolarità di fase della luce, è stata dimostrata matematicamente dai teorici oltre 50 anni fa. La difficoltà risiedeva nell'osservare sperimentalmente questo fenomeno: le apparecchiature scientifiche non erano ancora pronte. Infine, utilizzando la microscopia elettronica ad alta risoluzione sia nello spazio che nel tempo, gli scienziati sono stati in grado di osservare e documentare questo fenomeno in un materiale bidimensionale: il nitruro di boro esagonale.
Il nitruro di boro esagonale è stato scelto perché le sue onde polaritoniche sono altamente compresse, creando complessi schemi di interferenza ideali per osservare i vortici ottici. L'osservazione diretta dei fotoni è impossibile, ma quando interagiscono con le eccitazioni collettive nella materia, si creano quasiparticelle – i polaritoni – che possono essere osservate come manifestazioni dell'attività fotonica.
Aggiungiamo che questa scoperta non contraddice la teoria della relatività ristretta di Einstein, poiché non vi è alcun trasferimento di massa, energia o informazione.
I vortici ottici si formano quando le onde luminose turbinano come un mulinello: al centro del vortice, le onde si annullano a vicenda, formando un punto di intensità zero, un "buco nero". Fisicamente, due singolarità con carica opposta si attraggono e, avvicinandosi, accelerano. Il loro movimento è descritto dalla geometria del fronte d'onda, non dal movimento effettivo della materia, quindi la velocità di fase dell'onda può superare la velocità della luce, come accade in altri fenomeni ondulatori (ad esempio, nelle onde sonore o nei flussi di liquidi).
Inoltre, la nuova tecnica di interferometria elettronica proposta dagli scienziati apre la strada allo studio dei processi più rapidi e nascosti in fisica, chimica e biologia su scala nanometrica. Sebbene il fenomeno si osservi solo a livello microscopico e non violi le relazioni di causa-effetto, fornisce agli scienziati un potente strumento per esplorare la natura nelle sue manifestazioni più fugaci.
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Fonte: 3dnews.ru
