Lumina — fotonii — are atât proprietăți de undă, cât și de particule. Și, ca orice undă, inclusiv cele care traversează suprafața apei, fluxurile de lumină curg, creând modele în spațiu-timp caracteristice apei obișnuite. Oamenii de știință arătat pentru prima dată Aceasta se bazează pe un fenomen neobișnuit în care vârtejurile din apă încep să se miște mai repede decât fluxul în sine. Se pare că lumina creează, de asemenea, vârteje care se mișcă mai repede decât viteza luminii.
Existența vortexurilor optice, sau singularităților de fază ale luminii, a fost dovedită matematic de teoreticieni în urmă cu peste 50 de ani. Dificultatea consta în observarea experimentală a acestui fenomen - echipamentul științific nu era încă pregătit pentru aceasta. În cele din urmă, folosind microscopia electronică de înaltă rezoluție atât în spațiu, cât și în timp, oamenii de știință au reușit să observe și să documenteze acest fenomen într-un material bidimensional - nitrură de bor hexagonală.
Nitrura de bor hexagonală a fost aleasă deoarece undele sale polaritonice sunt puternic comprimate, creând modele complexe de interferență ideale pentru observarea vortexurilor optice. Observarea directă a fotonilor este imposibilă, dar atunci când aceștia interacționează cu excitațiile colective din materie, se creează cvasiparticule - polaritoni - care pot fi observate ca manifestări ale activității fotonice.
Să adăugăm că această descoperire nu contrazice teoria specială a relativității a lui Einstein, întrucât nu există transfer de masă, energie sau informație.
Vârtejurile optice apar atunci când undele luminoase se învârt ca un vârtej: în centrul vârtejului, undele se anulează reciproc, formând un punct de intensitate zero - o „gaură întunecată”. Fizic, două singularități încărcate de sens opus se atrag reciproc și, pe măsură ce se apropie una de cealaltă, accelerează. Mișcarea lor este descrisă de geometria frontului de undă, nu de mișcarea propriu-zisă a materiei, astfel încât viteza de fază a undei poate depăși viteza luminii, așa cum se întâmplă în alte fenomene ondulatorii (de exemplu, în undele sonore sau fluxurile de lichide).
Mai mult, noua tehnică de interferometrie electronică propusă de oamenii de știință deschide calea către studierea celor mai rapide și mai ascunse procese din fizică, chimie și biologie la scară nanometrică. Deși fenomenul este observat doar la scară microscopică și nu încalcă relațiile cauză-efect, acesta oferă oamenilor de știință un instrument puternic pentru explorarea naturii în cele mai trecătoare manifestări ale sale.
Sursa:
Sursa: 3dnews.ru
