Физиците разбиват скоростта на светлината чрез импулси вътре в горещата плазма

Фотон светлина се движи през гладки вакуумни води със скорост от около 300 000 километра (186 000 мили) в секунда. Това поставя сериозна граница за това колко бързо шепот на информация може да пътува навсякъде във Вселената.

Макар че е малко вероятно този закон някога да бъде нарушен, има характеристики на светлината, които не следват същите правила. Манипулирането им няма да ускори способността ни да пътуваме до звездите, но може да ни помогне да проправим пътя към изцяло нов клас лазерни технологии.

Физиците от известно време играят силно и бързо с максимална скорост на светлинните импулси, ускорявайки ги и дори забавяйки ги до фиксирана хипотетична позиция, използвайки различни материали като Студени атомни газовеИ Рефракционни кристали, И Оптични влакна.

Този път изследователи от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор в Калифорния и Университета в Рочестър в Ню Йорк ги прокараха в горещи рояци заредени частици, като регулираха скоростта на светлинните вълни в плазмата на около една десета от обичайния вакуум на светлината . Скорост до повече от 30 процента По-бързо.

Това е повече – и по-малко – впечатляващо, отколкото звучи.

За да разбие сърцата на онези, които се надяват да ни доведат до Проксима Кентавър и обратно във времето за чай, това ултра-осветено пътуване попада в законите на физиката. Съжалявам.

Скоростта на фотона се задържа на място чрез преплитане на електрически и магнитни полета, наричани електромагнетизъм. Не може да го заобиколи, но импулсите от фотони на тесни честоти също са претъпкани по начини, които създават правилни вълни.

Ритмичното издигане и спадане на цели групи светлинни вълни се движат през обекти със скорост, описана като Групова скоростТова е „вълнова вълна“, която може да бъде модифицирана, за да я забави или ускори, в зависимост от електромагнитните условия на заобикалящата я среда.

Чрез отнемане на електрони от потока водородни и хелиеви йони с помощта на лазер, изследователите успяха да променят скоростта на групата светлинни импулси, предавани през тях през втори източник на светлина, и да настроят спирачките или да ги опростят чрез регулиране на газовото съотношение и принуждаване характеристиките на импулса да променят формата си.

Цялостният ефект се дължи на пречупването от плазмените полета и поляризираната светлина от основния лазер, използван за тяхното отстраняване. Отделните светлинни вълни все още бяха близо до обичайното си темпо, въпреки че колективният им танц сякаш се ускоряваше.

От теоретична гледна точка експериментът помага да се материализира физиката на плазмата и да се поставят нови ограничения върху точността на настоящите модели.

На практика това е добра новина за напредналите технологии, които чакат крилата за улики как да се заобиколят препятствията за превръщането им в реалност.

Лазерът ще бъде най-големият победител тук, особено безумно мощният сорт. Старите училищни лазери се основават на полупроводникови оптични материали, които са склонни да се износват с повишена мощност. Използването на плазмени потоци Усилването или промяната на свойствата на светлината биха преодолели този проблем, но за да извлечем максимума от него, наистина трябва да моделираме неговите електромагнитни свойства.

Не случайно Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор има желание да разбере оптичната природа на плазмата, като е дом на някои от най-обширните лаборатории в света. Превъзходна лазерна технология.

По-мощните лазери са това, което е необходимо за цял набор от приложения, от увеличаване на ускорителите на частици до оптимизация Технология за чист синтез.

Може да не ни помогне да се придвижваме по-бързо в космоса, но точно тези открития ще ни ускорят към бъдещето, за което всички мечтаем.

Това изследване е публикувано в Писма за физически преглед.