Фундаменталните принципи на действие на светлината все още озадачават учените. Те успяха да разкрият още една мистерия на светлината. Известно е, че светлината предава енергия на частиците, карайки ги да се нагряват или движат. Сега физиците са открили нещо, което не са очаквали: светлината действа като невидима спирачка в квантовия свят. Изследването, публикувано в списание Nature, пише ScienceAlert.
Откритието на физиците за светлината
Целта на изследването беше да се проучи по-подробно квантовото триене. Това е триене, което възниква, когато осцилиращи електрически заряди вътре в твърд материал взаимодействат с молекули в околната течност.
Ето от колко светлина се нуждаят наистина растенията у дома
Квантовото триене е наскоро открит феномен и учените едва започват да разбират какво може да прави. Това, което е известно в момента, е, че квантовото триене се различава от стандартното триене по това, че действа на ниво електрони. Не е необходим физически контакт: триенето се причинява от осцилиращи взаимодействащи електрически заряди.
За изследването физиците поставили флуоресцентни въглеродни нанотръби, които са 100 000 пъти по-тънки от човешки косъм, във воден разтвор. Анализът показал, че когато са изложени на светлина, нанотръбите се държат така, сякаш се движат в по-плътна течност. Казано по-просто, нанотръбите се движат много по-бавно във вода при силно осветление. Колкото по-ярка е светлината, толкова по-бавно се движат частиците в течността. По същество светлината действа като спирачка в квантовия свят, казват физиците. И това, поне отчасти, се дължи на квантовото триене.
Когато нанотръбите бяха осветени и забавени от светлина, вътре в тях се образуваха екситони. Това са сдвоени частици, състоящи се от електрон и „дупка“ на мястото на предишния електрон. Тези екситони взаимодействат с околните водни молекули, предавайки импулс. Именно мобилността на екситоните създава този ефект на забавяне под въздействието на светлината, както са установили физиците.
Докато движещите се електрически заряди вътре в нанотръбата взаимодействат с водните молекули, всичко се забавя и това е неочаквано. Това откритие показва колко размита е границата между физиката на твърдото тяло и физиката на флуидите на квантово ниво. Това е още едно проявление на странностите на квантовата механика.
Според учените, практическите приложения на резултатите ще бъдат възможни, ако изследователите могат да контролират триенето с помощта на светлина. Примери от физиката включват контролиране на движението на нанороботи в течност и прецизно регулиране на условията на химични реакции.
Физици откриха структури, движещи се по-бързо от светлината
Наскоро стана ясно и откритието на физици от Израелския технологичен институт Технион. Те потвърдиха за първи път, че тъмните структури в светлинен лъч са способни да се движат по-бързо от самата светлина.
В случая става въпрос за така наречените оптични вихри или фазови сингулярности – специфични точки с нулева интензивност, напомнящи тъмни „ дупки“ в светлинна вълна.
Откритието, публикувано в списание Nature , не противоречи на теорията на относителността, тъй като вихрите нямат маса или енергия и не предават информация, а движението им е резултат от промени в геометрията на вълновия модел.
За да запишат това явление, учените са използвали двуизмерен материал – хексагонален боров нитрид. Той произвежда фононни поляритони (хибридни светлинни и атомни вибрации), които се движат значително по-бавно от чистата светлина във вакуум, което им позволява да проследяват взаимодействията си в детайли.
Основното предизвикателство за учените в този експеримент е била скоростта на процесите: събитията се развиват само за 3 квадрилионни от секундата. Използвайки ултрависокоскоростен електронен микроскоп и електронна интерферометрия, изследователите са успели да създадат ускорителни кадри на два оптични вихъра с противоположни заряди, които се привличат и ускоряват до свръхсветлинни скорости точно преди взаимното им унищожение.
Учени: Тялото ни излъчва светлина, докато сме живи
