Φυσικοί από τη Σχολή Φυσικής του Κολεγίου της Αγίας Τριάδος στο Δουβλίνο και του Ινστιτούτου CRANN του Κολλεγίου της Αγίας Τριάδος, ανακάλυψαν μια νέα μορφή φωτός, η οποία θα επηρεάσει την κατανόησή μας σχετικά με τη θεμελιώδη φύση του φωτός.
Ένα από τα μετρήσιμα χαρακτηριστικά μια δέσμης φωτός είναι γνωστό ως στροφορμή. Μέχρι τώρα θεωρείτο ότι σε όλες τις μορφές του φωτός οι κβαντικές τιμές της στροφορμής σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον θα είναι ακέραιες, σε μονάδες σταθεράς του Planck [φυσική σταθερά που οριοθετεί την κλίμακα των κβαντικών φαινομένων]. Τώρα φαίνεται πως κάτι υπάρχει διαφορετικό!
Η ομάδα των φυσικών έδειξε την ύπαρξη μιας νέας μορφής φωτός στην οποία η συνολική στροφορμή κάθε φωτονίου παίρνει, σε μειωμένες διαστάσεις, μόνο το μισό των ακεραίων τιμών. Η διαφορά αυτή, αν και μικρή, είναι βαθειά. «Αυτό που θεωρώ ότι τόσο συναρπαστικό σε αυτό το αποτέλεσμα, είναι ότι ακόμη και αυτή η θεμελιώδης ιδιότητα του φωτός, την οποία οι φυσικοί πάντα θεωρούσαν ότι ήταν σταθερή, μπορεί να αλλάξει», σχολίασε ο αναπληρωτής καθηγητής Paul Eastham, ένας από τους συντελεστές της εργασίας. Ένα δεύτερο μέλος της ομάδας που έκανε την ανακάλυψη είναι ο Kyle E. Ballantine, που πρόσφατα πήρε το διδακτορικό του από το Κολέγιο της Αγίας Τριάδος.
«Η έρευνά μου εστιάζει στην νανο-φωτονική, που είναι η μελέτη της συμπεριφοράς του φωτός σε κλίμακα νανομέτρου», είπε ο τρίτος από τους συντελεστές της ανακάλυψης, ο καθηγητής John Donegan, από το CRANN. «Μια δέσμη φωτός χαρακτηρίζεται από το χρώμα της ή το μήκος κύματος και από μια λιγότερο οικεία ποσότητα γνωστή ως στροφορμή. Η στροφορμή μετράει πόσο περιστρέφεται κάτι. Για μια δέσμη φωτός, ωστόσο, η διάδοση σε ευθεία γραμμή μπορεί να συνοδεύεται επίσης και από περιστροφή της γύρω από τον άξονα διάδοσής της. Έτσι όταν το φως από τον καθρέφτη χτυπά το μάτι σας το πρωί, κάθε φωτόνιο συστρέφει λίγο το μάτι σας, προς τη μια ή την άλλη μεριά». Και συμπλήρωσε: «Η ανακάλυψή μας θα έχει πραγματικό αντίκτυπο στη μελέτη των φωτεινών κυμάτων σε περιοχές όπως οι ασφαλείς οπτικές επικοινωνίες».
Για να κάνει την ανακάλυψή της η ομάδα των επιστημόνων, χρησιμοποίησε ένα φαινόμενο που είχε ανακαλυφθεί στο ίδιο ίδρυμα σχεδόν πριν από 200 χρόνια. Στη δεκαετία του 1830 ο μαθηματικός William Rowan Hamilton και ο φυσικός Humphrey Lloyd ανακάλυψαν ότι μια ακτίνα φωτός, μετά το πέρασμα μέσα από ορισμένους κρυστάλλους, γινότανε ένας κενός κύλινδρος. Η ομάδα χρησιμοποίησε αυτό το φαινόμενο για να δημιουργήσει δέσμες φωτός με δομή παρόμοια με βίδα. Αναλύοντας αυτές τις δέσμες στο πλαίσιο της κβαντομηχανικής πρόβλεψαν ότι η στροφορμή του φωτονίου θα ήταν μισός ακέραιος και επινόησαν ένα πείραμα για να ελέγξουν την πρόβλεψή τους.
 |
| Η πειραματική διάταξη για την γενικευμένη συνολική στροφορμή του φωτός |
No comments:
Post a Comment