Новое состояние света

29.05.2016

Свет помимо распространения в определенном направлении способен еще и вращаться вокруг него, что характеризуется параметром, названным полным угловым моментом. Как и другие квантовые характеристики, угловой момент дискретен и принимает только определенные допустимые значения. До сих пор считалось, что его величина в соответствии с квантовой теорией должна быть кратна постоянной Планка h - фундаментальной физической константе, которая определяет масштаб квантовых эффектов. Напомним, что, например, энергия фотона равна произведению этой константы на частоту. Соответственно, и минимально возможное изменение углового момента пропорционально h.

Физики из Тринити колледжа (Дублин, Ирландия) экспериментально обнаружили, что при двумерном распространении света в специально сконструированной установке его полный угловой момент может быть кратен h/2, то есть в два раза меньшей величине. Это открытие важно как для понимания природы и поведения света, так и для его практического использования. Ведь кратность углового момента величине h делает поведение фотонов аналогичным поведению частиц с целым спином (бозонов), а пропорциональность h/2 сообщает фотонам "фермионные" свойства (напомним, что фермионы обладают полуцелым спином). Результаты исследования опубликованы в интернет-журнале Science Advances.

Для понимания сути явления можно привести аналогию с телом, вращающимся вокруг своей оси. Предшествующие взгляды соответствовали тому, что скорость вращения тела могла изменяться порциями с величиной, пропорциональной h, а ирландские физики обнаружили, что шаг изменения может быть в два раза меньше.

То, что названо "вращением света" вокруг направления распространения, процесс более сложный, чем вращение тела вокруг оси. Здесь можно выделить две составляющие. Первая - поворот вектора электрического поля световой волны по мере ее распространения в пространстве, называемый круговой поляризацией света и определяющий спин фотона. Вторая - закручивание фронта световой волны, характеризуемое орбитальным угловым моментом. Полный угловой момент фотона представляет собой сумму спинового и орбитального вкладов.

В обычном трехмерном случае все эти величины будут пропорциональны h, или, другими словами, соответствующие квантовые числа будут целыми. Если же создать двумерную систему для распространения света, то квантовое число для углового момента может стать полуцелым, что исследователи и наблюдали в данном эксперименте.

<< Назад: Технология E Ink Advanced Color ePaper 29.05.2016

>> Вперед: Первый в мире спутник квантовых коммуникаций 28.05.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Курение отупляет 02.12.2024

Курение давно известно как фактор риска для множества заболеваний, но его влияние на умственные способности исследуется относительно недавно. Группа ученых из Университета штата Огайо провела масштабное исследование, результаты которого показали: курение связано с ухудшением когнитивных функций, особенно в среднем возрасте. В рамках работы исследователи проанализировали данные 136 тысяч человек старше 45 лет. Участники исследования были разделены на группы: активные курильщики и те, кто бросил курить недавно. Основной задачей было изучить, как их привычка влияет на здоровье мозга. Наиболее заметная связь между курением и ухудшением когнитивных способностей была обнаружена в возрастной группе от 45 до 59 лет. Ученые подчеркивают, что отказ от курения в этом возрасте может принести значительную пользу не только физическому, но и ментальному здоровью. Помимо снижения рисков сердечно-сосудистых и дыхательных заболеваний, прекращение курения может сохранить умственные способности, так ...>>

Технология точного распыления Greeneye Technology 02.12.2024

Израильская компания Greeneye Technology разработала уникальную систему точного распыления, основанную на искусственном интеллекте. Эта технология уже продемонстрировала впечатляющие результаты в США и готовится к первым испытаниям на австралийских полях. Основной особенностью технологии Greeneye является возможность точного распыления гербицидов исключительно на сорняки. Это решение позволило сократить использование остатков гербицидов в среднем на 87%, что снижает затраты фермеров и минимизирует экологический вред. Перенос этой технологии в Австралию станет важным шагом к повышению эффективности сельского хозяйства в регионе. Для продвижения технологии в Австралии Greeneye Technology сотрудничает с компанией Croplands, базирующейся в Аделаиде. Croplands, имея сильное региональное присутствие, уже давно зарекомендовала себя в области продажи и обслуживания систем точного опрыскивания. Финансовую поддержку проекту оказывает Grains Research and Development Corporation, что подчерк ...>>

Раковые клетки погибают в невесомости 01.12.2024

Исследователи из Сиднейского технологического института (Австралия) выяснили, что микрогравитация губительна для раковых клеток. В условиях, имитирующих невесомость, погибает до 90% злокачественных клеток - и это без применения лекарств. Для изучения этого явления ученые построили микрогравитационный стимулятор - специальное устройство, воспроизводящее условия невесомости. В этом аппарате они размещали культуры клеток различных видов рака, включая опухоли яичников, молочной железы, носа и легких. Через 24 часа результаты превзошли ожидания: от 80% до 90% раковых клеток подверглись гибели. Примечательно, что микрогравитация практически не оказывала аналогичного разрушительного эффекта на здоровые клетки. Несмотря на впечатляющие результаты, механизм, объясняющий, почему раковые клетки так чувствительны к микрогравитации, пока остается загадкой. Известно, что недостаток гравитации вызывает серьезные изменения в человеческом организме, например, снижение костной массы у космонавт ...>>

Скоростная зарядка для литий-ионных батарей электромобилей 01.12.2024

Исследователи из Университета Ватерлоо представили усовершенствованную литий-ионную батарею, которая позволяет заряжать электромобили с 0% до 80% всего за 15 минут. Это открытие может значительно изменить восприятие электротранспорта и его доступность. Сегодня даже станции быстрой зарядки требуют около часа, чтобы зарядить аккумулятор электромобиля. Это становится барьером для многих потребителей, привыкших к удобству традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Цель ученых из Ватерлоо - сократить время зарядки в четыре раза, что сделает использование электротранспорта гораздо удобнее. Ключ к успеху новой технологии лежит в усовершенствовании анодов литий-ионных аккумуляторов. Исследователи использовали модернизированный графит с повышенной электропроводностью. Эта модификация не только ускоряет процесс зарядки, но и увеличивает срок службы батареи. Разработанная модель аккумулятора способна выдерживать до 800 циклов зарядки без значительного ухудшения характерист ...>>

Активация забытых воспоминаний 30.11.2024

Память человека - это не просто хранилище событий и фактов, но и сложный механизм, который позволяет нам восстанавливать доступ к давно пережитой информации. Недавние исследования ученых проливают свет на удивительные процессы, связанные с возвращением "утраченных" воспоминаний. Международная команда исследователей провела эксперимент с участием грызунов, чтобы понять, как формируются и активируются ассоциативные воспоминания. Животных научили связывать нейтральный стимул, например, звук звонка, с неприятным воздействием - легким ударом по лапе. После нескольких повторений грызуны начинали заранее ожидать удара, как только слышали звонок. Далее, с помощью метода оптогенетической стимуляции, ученые активировали нервные клетки, ответственные за эту ассоциацию. Это привело к тому, что даже без звонка или удара животные демонстрировали поведение, указывающее на восстановление связи между стимулом и воздействием. Схожие механизмы можно наблюдать у людей. Часто мы сталкиваемся с фен ...>>

Случайная новость из Архива Йогурт может избавить от депрессии 13.03.2017 Все знают, что йогурт полезен для пищеварения, чистой кожи и блестящих волос. Но новое исследование ученых из Медицинской школы Университета Вирджинии также показало, что йогурт может лечить депрессию. Этот сливочный продукт содержит лактобактерии, которые способны уменьшить кровяное давление, стресс и депрессию. Эксперты обнаружили, что количество лактобактерий в кишечнике влияет на уровень метаболита в крови под названием кинуренин, который связан с возникновением депрессии. Когда уровни лактобактерий в кишечнике снижены, уровни кинуренина повышаются, вызывая симптомы депрессии. По словам специалистов, полученные результаты улучшают понимание роли кишечного микробиома в состоянии психического здоровья. В ходе испытаний исследователи подвергали мышей стрессу и заметили, что главным изменением в данном случае стала потеря лактобактерий в кишечнике. Это, в свою очередь, привело к появлению симптомов депрессии. Тем не менее, когда грызунам давали лактобактерии, их психическое состояние улучшилось. В дальнейшем ученые намерены изучить влияние лактобактерий на пациентов с рассеянным склерозом - группу, в которой данное психическое расстройство является распространенным явлением.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024