Исследования свойств элементарных частиц продолжаются. В результате недавних экспериментов с фотонами ученые-физики обнаружили новые характеристики этих частиц.
Ученые из Национальной физической лаборатории Великобритании и Университета Хериота-Уота в Эдинбурге зафиксировали изменения в обычных симметричных структурах света, возникающие внутри оптических кольцевых резонаторов.
В физике волны демонстрируют необычные свойства, включая отражение, которое может проявляться в определенных ситуациях. Это явление наблюдается как в случае звука, отражающегося от поверхностей, таких как потолки, так и в случае света, который, кажется, пытается вернуться к источнику».
Благодаря своей конструкции, купол собора Святого Павла в Лондоне является ярким примером: полусферическая форма изогнутых стен позволяет направлять и распространять даже самые тихие звуковые волны по всему помещению.
Свет, излучаемый импульсами и направляемый через узкое кольцо из оптического волокна, также может двигаться необычным способом, собираясь в дискретные единицы с оригинальными свойствами.
Ученые провели эксперименты с оптоволоконным петлевым резонатором, чтобы расширить представления о возможностях светового потока. Их исследование описана в статье журнала Physical Review Letters.
Световой импульс, как правило, следует простому принципу: в отличие от звука, воспроизведенного в обратном направлении, свет всегда выглядит идентично, независимо от того, движется он вперед или назад во времени (например, при записи). Этот феномен известен как симметрия обращения времени, или Т-симметрия, и играет важную роль в оптических технологиях.
В прошлом году инженеры нашли способ изменять поведение света во времени, создав нечто, напоминающее научно-фантастический конденсатор потока. Он включает в себя единственную оптическую петлю, которая защищает деликатное квантовое оборудование.
Новое исследование подтвердило, что свет способен нарушать обычные правила симметрии, когда импульсы длин волн попадают в резонатор таким образом, что их пики перестают им соответствовать.
«По словам ведущего автора исследования Франсуа Копи, при заполнении кольцевого резонатора короткими импульсами циркулирующие внутри него пульсы будут прибывать либо раньше, либо позже изначального импульса, но не одновременно с ним.
Несмотря на это, наиболее интересным представляется вопрос о нарушении симметрии. Свет, распространяясь в виде волн покачиваются перпендикулярно направлению своего движения, напоминая дернутую струну. Направление этого покачивания называют поляризацией, которая сохраняется на протяжении всего движения волны. В этом же эксперименте при движении волны по оптоволокну, можно сказать, что она имела «эллиптическую» форму штопора.
Это не противоречит законам физики. Подобные правила предназначены для нарушения. Когда ученые находят новые способы перемещения фотонов по различным «маршрутам», им приходится пересматривать представления о возможностях этих частиц.
«Оптика играет ключевую роль в телекоммуникационных и компьютерных сетях, — отмечает ведущий исследователь Национальной физической лаборатории Великобритании Паскаль Дель’Хэй. Он подчеркивает, что изучение способов управления светом в фотонных цепях может привести к разработке множества инновационных технологий, таких как более совершенные сенсоры и новые квантовые возможности, которые будут становиться все важнее в нашей повседневной жизни».