Физики заявляют, что луч света можно полностью остановить
Ученые из Бразилии и Израиля заявляют, что движение луча света можно не только сильно затормозить, но и полностью остановить, если поместить его в особую точку, где сталкиваются две одинаковых электромагнитных волны, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"Мы показали, что импульс света можно полностью остановить в особенной точке, что позволяет нам "замораживать" и "размораживать" свет, сохраняя при этом всю информацию, которую он переносит. Подобным образом можно манипулировать не только светом, но и звуком и другими полями, которые подчиняются правилам пространственно-временной симметрии", - пишут Алексей Майлибаев из Национального института чистой и прикладной математики в Рио-де-Жанейро (Бразилия) и его коллеги.
Свет и другие типы электромагнитных волн переносят информацию гораздо эффективнее и быстрее, чем электрические сигналы, благодаря чему большая часть современных систем связи основана на оптоволокне и различных лазерных излучателях. Ученые давно пытаются заменить транзисторы и металлические дорожки внутри чипов их световыми аналогами, однако пока это не удается сделать по одной простой причине - движением света очень сложно управлять.
Одной из главных проблем в этом плане является то, что у ученых пока нет способа заставить конкретную световую волну "жить" бесконечно долгое время - она или затухает, или рассеивается во время движения по пространству. Эту проблему можно решить двумя путями - заставив свет двигаться по кругу, удерживая его в одной точке, или же затормозив его движение до почти нулевой скорости.
Пока и тот, и другой подход не лишены недостатков. В первом случае волна света постепенно гаснет, а "реальное" торможение света работает или в очень экзотических условиях, или же скорость его полета снижается лишь в несколько десятков раз, что лишает эту затею любого практического смысла.
Майлибаев и его коллеги нашли новое решение этой проблемы, обратив внимание на один широко известный в науке феномен, так называемые особенные точки, или сингулярности на языке математики. Под этим словом ученые понимают особые области на графиках различных функций, где их поведение не определено и просчитать их крайне сложно. К примеру, значение функции 1/x стремится к бесконечности при приближении к нулю, и просчитать ее поведение в этой части кривой крайне тяжело.
До недавнего времени, как отмечает физик, ученые считали, что подобные точки не имеют реального физического воплощения, однако расчеты израильских и бразильских физиков показывают, что их можно создавать, сталкивая две одинаковые волны внутри двумерного световода.
Лучи света, проходящие через подобную сингулярность, полностью остановят свое движение в том случае, если их сила будет особым образом меняться с течением времени. Малейшие изменения в конфигурации сталкивающихся лучей, как отмечают ученые, выведут "заторможенный" свет из этой точки и заставят его двигаться дальше.
По словам исследователей, физики уже сделали первый шаг к реализации его идеи - в 2010 году группе немецких и итальянских физиков удалось создать первую реальную особенную точку, сталкивая микроволны в особой камере-резонаторе. Аналогичным образом, как считают Майлибаев и его коллеги, можно создать и установку, которая могла бы затормаживать свет и другие типы волн, что стало бы большим шагом вперед в развитии световых компьютеров и прочих футуристических гаджетов.
