Újragondolhatjuk a fénnyel kapcsolatos ismereteinket

0
374
(Interesting Engineering)

Tudósok új lézernyaláb-osztályt hoztak létre, amely úgy tűnik továbblép a fény fizika régóta változatlan törvényein. Ezek az új, a kutatócsoport által „spacetime wave packets”-nek (tér-idő hullám csomagok) hívott sugarak, eltérő refrakciós szabályokat követnek, ami elhozhatja az új kommunikációs technológiák korszakát.

A fény eltérő sebességgel halad át a különböző közegeken, sűrűbb anyagokban lelassul. Ezt a jelenségett legjobban egy középiskolai tudományos kísérlettel lehet összefoglalni: ha egy kanalat egy pohár vízbe helyezünk, úgy tűnik, mintha a kanál a víz felszínén megtörne. Ennek az oka, hogy a fény lassabban halad át a vízen, mint a levegő és a fénysugarak meghajolnak, amikor belépnek a vízbe – ezt a jelenséget Snell-törvénynek nevezik.

De ezek az új lézernyalábok nem követik ezt az alapvető fénytörvényt. Ráadásul nemcsak Snell törvényén, hanem a Fermat alapelven – a fénysugár mindig a lehető legrövidebb utat teszi meg/legkisebb értéket veszi fel – is túlmutat.

“A lézernyalábok ezen új osztályának olyan egyedi tulajdonságai vannak, amelyeket az eddig ismert változatai nem képesek megosztani” – mondja Ayman Abouraddy, a vizsgálat vezető kutatója. „ A tér-idő hullám csomagok úgy is elrendezhetők, hogy a szokásos módon viselkedve a sebességüket egyáltalán ne változtassák meg, vagy akár sűrűbb anyagokban is rendellenesen gyorsítsanak fel. Mint ilyen, ezek a fényimpulzusok egyszerre érkezhetnek a tér különböző pontjaiba.”

"Spacetime wave packets" are a new type of laser beam that can travel at the same speeds through different media

Felmerül a kérdés, hogy ez hol használható fel?

Jelentős hatása van az optikai kommunikációs technológiákra. A kutatócsoport egyik példája, mikor fényben kódolt üzeneteket küldtek két tengeralattjáróra, azonos mélységben, de különböző távolságra. Általában az üzenet először a közelebbihez érkezett be, de az új technológiával az impulzusokat lehet úgy változtatni, hogy mindkettő pontosan ugyanabban az időben érjen célba.

Bár úgy tűnhet, hogy ez a technológia ellentmond néhány kulcsfontosságú fizika törvénynek, a kutatók hangsúlyozzák, hogy valójában továbbra is összhangban van a speciális relativitáselmélettel. Mindezt azért, hogy ne zavarják meg a fényhullámok oszcillációját, inkább a fényimpulzusok csúcsainak sebességét szabályozzák. Ezt egy olyan térbeli fénymodulátornak nevezett eszköz segítségével hajtják végre, amely az egyes fényimpulzusok energiáját átszervezi, hogy összekapcsolják azok tulajdonságait térben és időben.