Физики обнаружили новые необычные свойства света
Учёные из Ирландии открыли крайне необычную форму света, угловая скорость которой может меняться с шагом, вполовину меньшим минимально допустимых значений, диктуемых постоянной Планка. Можно было бы посчитать открытие незначительным, но оно пошатнуло фундаментальные представления физиков о природе света.
"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 Тринити-колледжа в Дублине.
Фотоны (частицы света) являются одновременно и частицей, и волной. До настоящего времени физики считали, что угловая скорость света меняется не произвольным образом, а с определённым "шагом", который должен быть кратным постоянной Планка.
Истхэм и его коллеги показали, что на самом деле это не так – угловая скорость может меняться со значениями, кратными половине постоянной Планка. Они просчитали условия, при которых это может происходить, а затем реализовали идеи в эксперименте с реальными частицами света.
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 тёмных колец. Наблюдение этих колец продемонстрировало волновую составляющую природы света.
Используя подобный кристалл, "закручивавший" свет, и набор лазеров и линз, авторы работы смогли измерить то, как менялась угловая скорость фотонов с течением времени. Эти измерения помогли физикам доказать, что она может меняться не только на числа, кратные постоянной Планка, но и на значения, равные половине от неё.
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 учёные, продиктовано тем, что в таких случаях фотоны ведут себя как объекты в двумерном, а не трёхмерном 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 оптических технологий передачи и шифровании данных.
