Фізики знизили швидкість світла в 10 000 разів під час експерименту: чому це важливо

Фізики вже знають, що за певних умов швидкість світла можна сповільнити, але тепер автори дослідження, опублікованого в журналі Nano Letters, показали новий, більш ефективний метод уповільнення світла. Вчені вважають, що їхній метод може бути корисним під час створення нових комп'ютерних технологій і оптичного зв'язку, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Як відомо, світло в космосі переміщується з однією швидкістю — 299 792 км/с, хоча найчастіше можна зустріти округлене значення — 300 000 км/с. Якщо на шляху руху світла розташувати багато електромагнітних полів, наприклад тих, що оточують звичайну матерію, то швидкість світла сповільнюється.

Велика частина прозорих матеріалів може сповільнити швидкість світла лише незначно. Але саме зміни швидкості змушують світло викривлятися під час переходу з одного середовища в інше. Але щоб світло сильно сповільнилося, потрібні спеціальні матеріали, як-от фотонні кристали або надзвичайно холодні квантові гази.

Автори дослідження, які створили новий метод уповільнення світла, вважають, що він відкриває новий напрямок для реалізації надсильних взаємодій світла і матерії в нанофотонних чипах.

Новий метод фізиків ґрунтується на електромагнітно-індукованій прозорості, яка використовує хитру лазерну хитрість для управління електронами всередині газу, що перебуває у вакуумній камері. У такий спосіб газ перетворюється з непрозорого на прозорий. Тобто лазерне світло може проходити крізь нього, але через те, як ним керують, світло уповільнює свою швидкість. Але цей метод означає, що втрачається багато світла та енергії.

Щоб зменшити втрати і підвищити ефективність всієї системи, вчені використовували деякі принципи електромагнітно-індукованої прозорості з управління світлом і створили новий матеріал для уповільнення світла.

Цей матеріал є метаповерхнею, тобто це синтетична двовимірна структура, яка має властивості, не схожі на властивості, що зустрічаються в природі. Вчені створили метаповерхню з дуже тонких шарів кремнію, і цей матеріал виявився набагато кращим за наявні в тому плані, як він утримує і виділяє енергію зі світла. Як показав експеримент у цій системі світло може сповільнюватися більш ніж у 10 000 разів. Водночас втрати світла скорочуються більш ніж у 5 разів, як порівняти з іншими методами.

Новий метод заснований на розташуванні найдрібніших будівельних блоків метаповерхні, тобто метататомів. Вони розташовані дуже близько, щоб зливатися разом, що впливає на те, як обробляється світло під час проходження через матеріал.

За словами вчених, їм вдалося домогтися кращого контролю над поширенням світла. Оскільки він відіграє ключову роль у всьому, від широкосмугового інтернету до квантових обчислень, існує безліч варіантів застосування нового методу.

Як уже писав Фокус, встановлено новий світовий рекорд з виробництва термоядерної енергії. Знадобилося всього 0,2 міліграма дейтерію і тритію, щоб створити велику кількість енергії.