Vedci po prvýkrát pozorovali, že niečo vo vnútri svetelného prúdu sa pohybuje rýchlejšie ako on sám.

Svetlo – fotóny – má vlnové aj časticové vlastnosti. A ako každá vlna, vrátane tých, ktoré prebiehajú po hladine vody, prúdy svetla prúdia a vytvárajú vzory v časopriestore charakteristické pre bežnú vodu. Vedci prvýkrát zobrazené Je to založené na nezvyčajnom jave, kde sa víry vo vode začnú pohybovať rýchlejšie ako samotný prúd. Ukazuje sa, že aj svetlo vytvára víry, ktoré sa pohybujú rýchlejšie ako rýchlosť svetla.

Existenciu optických vírov alebo fázových singularít svetla matematicky dokázali teoretici pred viac ako 50 rokmi. Problém spočíval v experimentálnom pozorovaní tohto javu – vedecké vybavenie na to ešte nebolo pripravené. Nakoniec, pomocou elektrónovej mikroskopie s vysokým rozlíšením v priestore aj čase, vedci dokázali pozorovať a dokumentovať tento jav v dvojrozmernom materiáli – hexagonálnom nitride bóru.

Hexagonálny nitrid bóru bol vybraný, pretože jeho polaritónové vlny sú vysoko komprimované, čo vytvára komplexné interferenčné obrazce ideálne na pozorovanie optických vírov. Priame pozorovanie fotónov je nemožné, ale keď interagujú s kolektívnymi excitáciami v hmote, vznikajú kvázičastice – polaritóny – ktoré možno pozorovať ako prejavy fotónovej aktivity.

Dodajme, že tento objav nie je v rozpore s Einsteinovou špeciálnou teóriou relativity, keďže nedochádza k prenosu hmoty, energie ani informácie.

Optické víry vznikajú, keď svetelné vlny víria ako vír: v strede víru sa vlny navzájom rušia a vytvárajú bod s nulovou intenzitou – „tmavú dieru“. Fyzikálne sa dve opačne nabité singularity priťahujú a pri približovaní sa zrýchľujú. Ich pohyb je opísaný geometriou vlnoplochy, nie skutočným pohybom hmoty, takže fázová rýchlosť vlny môže prekročiť rýchlosť svetla, ako sa to deje pri iných vlnových javoch (napríklad pri zvukových vlnách alebo prúdení kvapalín).

„Náš objav odhaľuje univerzálne prírodné zákony spoločné pre všetky typy vĺn, od zvukových vĺn a prúdenia tekutín až po zložité systémy, ako sú supravodiče,“ vysvetľujú vedci. Do tejto fyziky zapadá aj svetlo.

Nová technika elektrónovej interferometrie, ktorú navrhli vedci, navyše otvára cestu k štúdiu najrýchlejších a najskrytejších procesov vo fyzike, chémii a biológii v nanometrovej škále. Hoci sa tento jav pozoruje iba v mikroskopických mierkach a neporušuje vzťahy príčiny a následku, poskytuje vedcom silný nástroj na skúmanie prírody v jej najprchavejších prejavoch.

Zdroj:

• Science Alert

Zdroj: 3dnews.ru