Ирландские физики открыли новую форму света
Ученые из Ирландии открыли крайне необычную форму света, угловая скорость которой может меняться с шагами, вполовину меньшими минимально допустимых значений, диктуемых константой Планка, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Нас давно интересовало то, как мы можем заставить свет вести себя как-то по другому, и как подобное нестандартное поведение можно использовать на пользу человечества. Наше открытие интересно тем, что мы смогли изменить то свойство света, которое всегда считали постоянной величиной", — заявил Пол Истхэм (Paul Eastham) из колледжа Тринити в Дублине (Ирландия).
Вопреки обыденным представлениям, частицы света движутся не только по прямой линии, но и вращаются вокруг себя, создавая электромагнитное поле, закрученное в своеобразную спираль или в хаотичную структуру. До настоящего времени физики считали, что эта скорость вращения меняется не произвольным образом – ее сдвиги должны быть кратны постоянной Планка, краеугольному камню квантовой теории, разделенной на двойное число пи.
Эксперимент напоминает опыт, в ходе которого знаменитый ирландский физик Уильям Гамильтон в середине 19 века открыл, что свет, проходящий через так называемые двуосные кристаллы, превращается в набор из светлых и темных колец. Их существование продемонстрировало волновую часть природы света.
Используя подобный кристалл, особый прибор ("q-пластина"), "закручивавший" свет, и набор лазеров и линз, авторы статьи смогли измерить то, как менялась угловая скорость фотонов с течением времени. Эти измерения помогли ученым доказать, что она может меняться не только на числа, кратные постоянной Планка, но и на значения, равные половине от нее.
Открытие говорит о том, что частицы света могут вести себя не только как бозоны, переносчики фундаментальных взаимодействий, но и как фермионы – особый класс частиц с полуцелым спином, к числу которых относятся электроны и прочие лептоны. Подобное поведение, как считают ученые, продиктовано тем, что в таких случаях фотоны ведут себя как объекты в двумерном, а не трехмерном пространстве.
Истхэм и его коллеги надеются, что открытие заставит других физиков приступить к изучению свойств фотонов в таком состоянии в ближайшее время. По их словам, уже сейчас можно предположить, что данное свойство частиц света можно использовать для разработки новых технологий передачи и шифрации данных.
