Ирландски физици откриха нова форма на светлината

Учени от Ирландия откриха изключително необичайна форма на светлината, чиято ъглова скорост може да се променя със стъпки, наполовина по-малки от минимално допустимата стойност, диктувана от константата на Планк, става ясно от статия, публикувана в сп. Science Advances.

„Отдавна ни интересува как можем да накараме светлината да се държи различно и как подобно нестандартно поведение може да се използва за полза на човечеството. Нашето откритие е интересно с това, че успяхме да изменим това свойство на светлината, което винаги е било смятано за константа“, казва пол Ийстхам (Paul Eastham) от Тринити колидж в Дъблин (Ирландия).

Въпреки наложените представи частиците светлина се движат не само по права линия, но и се въртят около себе си, създавайки електромагнитно поле, което се завърта в своеобразна спирала или хаотична структура. Досега физиците смятаха, че тази скорост на въртене се променя не по произволен начин – нейните измествания трябва да са кратни на константата на Планк – крайъгълен камък на квантовата теория, разделена на две Пи.

Ийстхам и колегите му установили, че всъщност това не е така – ъгловата скорост на движението на светлината може да се променя със стойности, кратни на половината от константата на Планк. Те изчислили условията, при които това може да се случи, а след това реализирали идеите си в експеримент с реални частици светлина.

Експериментът напомня на опита, в който прочутият ирландски физик Уилям Хамилтън в средата на XIX век открил, че светлината, преминаваща през така наречените двуосни кристали, се превръща в поредица от светли и тъмни пръстени. Тяхното съществуване демонстрирало вълновата част от природата на светлината.

Използвайки подобен кристал – специален уред (q-пластина), която „завърта“ светлината, и комплект лазери и лещи, авторите на статията успели да измерят как се променяла ъгловата скорост на фотоните с течение на времето. Тези измервания показали, че тя може да се променя не само на числа, кратни на константата на Планк, но и на стойности, равни на половината от нея.

Откритието говори, че частиците светлина могат не само да се държат като бозони, преносители на фундаментални взаимодействия, но и като фермиони – частици с полуцял спин, към които се отнасят електроните и прочие лептони. Подобно поведение според учените е продиктувано от това, че в такива случаи фотоните се държат като обекти в двумерно, а не в тримерно пространство.

Ийстхам и колегите му се надяват, че откритието ще накара другите физици да пристъпят към изучаването на фотоните в такова състояние. По думите им още сега може да се предположи, че това свойство на частиците светлина може да се използва за разработката на нови технологии за предаване и шифроване на данни.