01.07.2019

Новое свойство света

Новое свойство света

Казалось бы, за последние двести лет физики изучили свет вдоль и поперёк, и ничего нового о нём узнать уже просто невозможно. Однако в последнем номере журнала Science исследователи из Испании и США сообщили, что им удалось открыть новое свойство света, которое ранее даже не предсказывалось. Они получили пучок света с изменяющимся во времени вращением. Новое свойство получило название собственного крутящего момента.

То, что свет способен закручиваться, было обнаружено в 1995 году. При этом световая волна похожа на штопор, закрученный вокруг направления распространения. Такой световой луч называют также вихревым. Физики говорят, что он обладает угловым орбитальным моментом. Это свойство света нашло применение в оптической связи, микроскопии, квантовой оптике и манипулировании микрочастицами. Однако все получаемые до этого момента вихревые лучи были статичными, то есть не изменялись во времени.

Авторы данной работы получили световой луч с изменяющимся со временем поворотом. Они сравнили его с водоворотом, который ускоряет вращение. Самое главное, что изменение вращения не было связано с каким-либо воздействием на свет. Он изменял скорость вращения сам, без посторонней помощи. Screenshot_2019-07-01 Новое свойство света.png

В эксперименте исследователи пропускали через облако газообразного аргона перекрывающиеся импульсы закрученного света от двух ультрафиолетовых лазеров. В результате взаимодействия на выходе из облака получался объединённый вихревой луч. Оказалось, что если импульсы имеют разный орбитальный момент и небольшую задержку относительно друг друга, то луч на выходе имеет изменяющееся со временем вращение, контролировать которое можно изменением времени задержки. Интенсивность этого луча в поперечном сечении имеет форму полумесяца.

При высоких значениях орбитального момента падающих импульсов время изменения орбитального момента результирующего луча много меньше длины импульса и имеют фемтосекундный (10–15 с) масштаб. Такие вихревые лучи в перспективе могут найти применение для сверхбыстрого управления наноструктурами и атомами. Возможно, они откроют новые направления использования света в оптической связи и квантовой оптике.

Центр перспективных экономических исследований Академии Наук РТ 50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан Виртуальный музей-библиотека Академии Наук Республики Татарстан Татарстанский ЦНТИ